“Allahumma tawwi umurana fi ta’atika wa ta’ati rasulika waj’alna min ibadikas salihina”

WATER TREATMENT

PENGOLAHAN LIMBAH CAIR INDUSTRI

  • TEKNOLOGI PENGOLAHAN LIMBAH CAIR

Pengolahan limbah bertujuan untuk menetralkan air dari bahan-bahan tersuspensi dan terapung, menguraikan bahan organic biodegradable, meminimalkan bakteri patogen, serta memerhatikan estetika dan lingkungan. Pengolahan air limbah dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu : (1)secara alami dan, (2) secara buatan.

  • Secara Alami

Pengolahan air limbah secara alamiah dapat dilakukan dengan pembuatan kolam stabilisasi. Dalam kolam stabilisasi, air limbah diolah secara alamiah untuk menetralisasi zat-zat pencemar sebelum air limbah dialirkan ke sungai. Kolam stabilisasi yang umum digunakan adalah kolam anaerobik, kolam fakultatif (pengolahan air limbah yang tercemar bahan organik pekat), dan kolam maturasi (pemusnahan mikroorganisme patogen). Karena biaya yang dibutuhkan murah, cara ini direkomendasikan untuk daerah tropis dan sedang berkembang.

  • Secara Buatan

Pengolahan air limbah dengan buantan alat dilakukan pada Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL). Pengolahan ini dilakukan melalui tiga tahapan, yaitu primary treatment (pengolahan pertama), secondary treatment (pengolahan kedua), dan tertiary treatment (pengolahan lanjutan).

Primary treatment merupakan pengolahan pertama yang bertujuan untuk memisahkan zat padat dan zat cair dengan menggunakan filter (saringan) dan bak sedimentasi. Beberapa alat yang digunakan adalah saringan pasir lambat, saringan pasir cepat, saringan multimedia, percoal filter, mikrostaining, dan vacum filter.

Secondary treatment merupakan pengolahan kedua, bertujuan untuk mengkoagulasikan, menghilangkan koloid, dan menstabilisasikan zat organik dalam limbah. Pengolahan limbah rumah tangga bertujuan untuk mengurangi kandungan bahan organik, nutrisi nitrogen, dan fosfor. Penguraian bahan organik ini dilakukan oleh makhluk hidup secara aerobik (menggunakan oksigen) dan anaerobik (tanpa oksigen). Secara aerobik, penguraian bahan organik dilakukan mikroorganisme dengan bantuan oksigen sebagai electon acceptor dalam air limbah. Selain itu, aktivitas aerobik ini dilakukan dengan bantuan lumpur aktif (activated sludge) yang banyak mengandung bakteri pengurai. Hasil akhir aktivitas aerobik sempurna adalah CO2, uap air, dan excess sludge. Secara anaerobik, penguraian bahan organik dilakukan tanpa menggunakan oksigen. Hasil akhir aktivitas anaerobik adalah biogas, uap air, dan excess sludge.

Tertiary treatment merupakan lanjutan dari pengolahan kedua, yaitu penghilangan nutrisi atau unsur hara, khususnya nitrat dan posfat, serta penambahan klor untuk memusnahkan mikroorganisme patogen.

Dalam pengolahan air limbah dapat dilakukan secara alami atau secara buatan, perlu dilakukan berbagai cara pengendalian antara lain menggunakan teknologi

pengolahan limbah cair, teknologi peroses produksi, daur ulang, resure, recovery dan juga penghematan bahan baku dan energi .

Agar dapat memenuhi baku mutu, industri harus menerapkan prinsip pengendalin limbah secara cermat dan terpadu baik di dalam proses produksi (in-pipe pollution prevention) dan setelah proses produksi (end-pipe pollution prevention). Pengendalian dalam proses produksi bertujuan untuk meminimalkan volume limbah yang ditimbulkan, juga konsentrasi dan toksisitas kontaminannya. Sedangkan pengendalian setelah proses produksi dimaksudkan untuk menurunkan kadar bahan peencemar sehingga pada akhirnya air tersebut memenuhi baku mutu yang sudah ditetapkan, tabel -1.1

Tabel -1.1 Batasan Air Limbah untuk Industri

Parameter

Konsentrasi (mg/L)

COD 

100 – 300 

BOD 

50 – 150 

Minyak nabati 

5 – 10 

Minyak mineral 

10 – 50 

Zat padat tersuspensi (TSS) 

200 – 400 

pH 

6.0 – 9.0 

Temperatur 

38 – 40 [oC]

Ammonia bebas (NH3) 

1.0 – 5.0 

Nitrat (NO3-N) 

20 – 30

Senyawa aktif biru metilen 

5.0 – 10 

Sulfida (H2S) 

0.05 – 0.1 

Fenol 

0.5 – 1.0 

Sianida (CN) 

0.05 – 0.5 

Batasan Air Limbah untuk Industri Kepmen LH No. KEP-51/MENLH/10/1995

1.3    Metode Pengolahan Air Limbah

Teknologi pengolahan air limbah adalah kunci dalam memelihara kelestarian lingkungan. Apapun macam teknologi pengolahan air limbah industri yang dibangun harus dapat dioperasikan dan dipelihara oleh perusahana setempat.

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:

  • pengolahan secara fisika
  • pengolahan secara kimia
  • 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


Gambar – 1.1 Skema Diagram pengolahan Fisik

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).

Gambar 1. 2. Skema Diagram pengolahan Kimiawi

Buangan dari pabrik berbeda satu dengan yang lainnya. Perbedaan ini menyangkut pula dengan perbedaan bahan baku,perbedaan proses. Suatu pabrik sama-sama mengeluarkan limbah cair namun terdapat senyawa kimia yang berbeda pula. Karena banyaknya variasi pencemar antara satu pabrik dengan pabrik lain maka banyak pula sistem pengolahan. Demikian banyak macam parameter pencemar dalam suatu buangan, akibatnya membutuhkan berbagai tingkatan proses pula. Limbah memerlukan penanganan awal. Kemudian pengolahan berikutnya. Pengolahan pendahuluan akan turut menentukan pengolahan kedua, ketiga dan seterusnya.

Proses pengolahan dan jenis peralatan yang dipergunakan serta pengolahan serta pengolahan lihat table 2.1 .Kekeliruan penetapan pengolahan pendahuluan akan turut mempengaruhi pengolahan berikutnya. Di dalam penetapan pilihan metode keadaan limbah sudah seharusnya diketahui sebelumnya.Parameter limbah yang mempunyai peluang untuk mencemarkan lingkungan harus ditetapkan. Misalnya terdapat senyawa fenol dalam air sebesar 2 mg/liter, phosphat 30 mg/liter dan seterusnya.

Dengan mengetahui jenis-jenis parameter di dalam limbah maka dapat ditetapkan metode pengolahan dan pilihan jenis peralatan. Sekali sudah ditetapkan metode dan jenis peralatan maka langkah berikutnya adalah sampai tingkat mana diinginkan menghilangkan/ penguranga senyawa pencemarnya.

Berapa persenkah kita inginkan pengurangan dan sampai di mana efisiensi peralatan harus dicapai pada tingkat maksimum.

Penetapan efisiensi peralatan, dan standar buangan yang diinginkan akan mempengaruhi ketelitian alat, volume air limbah, sistem pemipaan, pemasangan pipa, pilihan bahan kimia dan lain-lain.

Dalam mendesain peralatan, variabel tadi harus dapat dihitung secara tepat. Belum ada suatu jaminan hahwa satu unit peralatan dapat mengendalikan limbah sesuai dengan yang dikehendaki. Sebab di dalam satu unit peralatan terdiri dari berbagai macam kegiatan mulai dari kegiatan pendahuluan sampai kegiatan akhir. Walaupun terdiri dari berbagai kegiatan namun tidak semua jenis kegiatan dipraktekkan, mungkin dengan kombinasi dari beberapa kegiatan saja limbah sudah bebas polusi. Adapun jenis kegiatan dalam pengolahan air limbah dapat diuraikan dalam tabel 1.2.

Tabel 1.2. Proses pengolahan dan Peralatan yang Diperlukan


Sumber : Edy & Matcalf, 1983

Pengolahan limbah sering harus menggunakan kombinasi dari berbagai metode, terutama limbah berat yang banyak mengandung jenis parameter/Jarang perusahaan mempergunakan satu proses dan hasilnya baik.

Pilihan peralatan berkaitan dengan biaya, pemeliharaan, tenaga ahli dan kualitas lingkungan. Untuk beberapa jenis pencemar telah ditetapkan metode treatment-nya. Pilihan ini didasarkan atas beberapa referensi dan pengalaman yang telah dicoba berulang kali sampai diperoleh hasil maksimum.

  • Pemilihan Teknologi

Pemilihan proses yang tepat didahului dengan mengelompokkan karakteristik kontaminan dalam air limbah dengan menggunakan indikator parameter yang sudah ditampilkan di tabel 1.2.

Setelah kontaminan dikarakterisasikan, diadakan pertimbangan secara detail mengenai aspek ekonomi, aspek teknis, keamanan, kehandalan, dan kemudahan peoperasian. Pada akhirnya, teknologi yang dipilih haruslah teknologi yang tepat guna sesuai dengan karakteristik limbah yang akan diolah. Setelah pertimbangan- pertimbangan detail, perlu juga dilakukan studi kelayakan atau bahkan percobaan skala laboratorium yang bertujuan untuk:

  1. Memastikan bahwa teknologi yang dipilih terdiri dari proses-proses yang sesuai dengan karakteristik limbah yang akan diolah.

  2. Mengembangkan    dan    mengumpulkan    data    yang    diperlukan    untuk menentukan efisiensi pengolahan yang diharapkan.

  3. Menyediakan informasi teknik dan ekonomi yang diperlukan untuk penerapan skala sebenarnya.

SISTEM PENGOLAHAN LIMBAH CAIR

Tujuan utama pengolahan air limbah ialah untuk mengurai kandungan bahan pencemar di dalam air terutama senyawa organik, padatan tersuspensi, mikroba patogen, dan senyawa organik yang tidak dapat diuraikan oleh mikroorganisme yang terdapat di alam. Bila dilihat dari tingkat perlakuan pengolahan air limbah maka sistem pengolahan limbah cair dikalisifikasikan menjadi ; Primary Treatment System, Secondary Treatment System, Tertiary Treatment System (lihat gambar 2.1)


Gambar 2.1. Wastewater Treatment

Setiap tingkatan treatmen terdiri pula atas sub- sub treatmen yang satu dengan lainnya berbeda, tergantung pada jenis parameter pencemar didalam limbah cair, volume limbah cair, dan kondisi fisik lingkungan .

Ada beberapa proses yang dilalui air limbah agar limbah ini benar-benar bebas dari unsur pencemaran.

Pada mulanya air limbah harus dibebaskan dari benda terapung atau padatan melayang. Untuk itu diperlukan treatment pendahuluan (pretreatmen). Pengolahan selanjutnya adalah mengendapkan partikel-partikel halus kemudian lagi menetralisasinya. Demikian tingkatan ini dilaksanakan sampai seluruh parameter pencemar dalam air buangan dapat dihilangkan .

  • Primary Treatment System

Flow Proses


Gambar 2.3. Skema Flow Proses

Pada gambar 2.3, memperlihatkan proses pengolahan permulaan yang sering pula didahuli denga pengolahan awal (pretreatment) atau pra perlakuan ; yang mana limbah cair dari sumber lewat (1) sanitary sewer, (2) pretreatmen,(3) primary treatment tanks, (4) aeration tanks, (5) secondary treatment tank, (6) disinfectant

  • Pengolahan Awal (Pretreatment)

Tahap pengolahan ini melibatkan proses fisik yang bertujuan untuk menghilangkan padatan tersuspensi dan minyak dalam aliran air limbah. Beberapa proses pengolahan yang berlangsung pada tahap ini ialah screen and grit removal, equalization and storage, serta oil separation.

  • Pengolahan Tahap Pertama (Primary Treatment)

Pada dasarnya, pengolahan tahap pertama ini masih memiliki tujuan yang sama dengan pengolahan awal. Letak perbedaannya ialah pada proses yang berlangsung. Proses yang terjadi pada pengolahan tahap pertama ialah menghilangkan partikel- artikel padat organik dan organik melalui proses fisika, yakni neutralization, chemical addition and coagulation, flotation, sedimentation, dan filtration . Sehingga partikel padat akan mengendap (disebut sludge) sedangkan partikel lemak dan minyak akan berada di atas / permukaan (disebut grease). Dengan adanya pengendapan ini , maka akan mengurangi kebutuhan oksigen pada proses pengolahan biologis berikutnya dan pengendapan yang terjadi adalah pengendapan secara garafitasi


Gambar 2.4. Primary Setting Tank

Waktu yang diperlukan oleh air untuk mengalir dari titik inlet ke titik outlet agar terjadi proses pengendapan secara perlahan dan sempurna disebut waktu tinggal (deretion time).

Hubungan antara waktu tinggal, volume air dalam tangki dan laju alir (flow rate), dihitung sebagai berikut :

Ø = Vr/Q

Ø = deration time

Vr = volume air dalam tangki Q = laju air (flowrate)

Kecepatan air hasil olahan keluar dari outlet disebut kecepatan overflow.

Kecepatan overflow merupakan fungsi dari laju alir dan luas permukaan sebagai berikut:

V0 = Q/A

V0 = kecepatan overflow kecepatan air hasilolahan keluar ari out let A = luas dari permukaan settling zone.

  • Aeration

Teknik Pengolahan air limbah banyak ragamnya. Salah satu dari teknik Air limbah adalah proses lumpur aktif dengan aerasi oksigen

murni. Pengolahan ini termasuk pengolahan biologi, karena menggunakan bantuan mikroorganisma pada proses pengolahannya. Cara Kerja alat ini adalah sebagai berikut : Air limbah setelah dilakukan penyaringan dan equalisasi dimasukkan kedalam bak pengendap awal untuk menurunkan suspended solid. Air limpasan dari bak pengendap awal dialirkan ke kolam aerasi melalui satu pipa dan dihembus dengan udara

sehingga mikroorganisma bekerja menguraikan bahan organik yang ada di air limbah. Dari bak bak aerasi air limbah dialirkan ke bak pengendap akhir, lumpur diendapkan, sebagian lumpur dikembalikan ke kolam aerasi.

Keuntungannya :

daya larut oksigen dalam air limbah lebih besar; efisiensi proses lebih tinggi; dan

cocok untuk pengolahan air limbah dengan debit kecil untuk polutan organik yang susah terdegradasi


Gambar 2.5. Aeration Tank

  • Pengolahan Sekunder (Secondary Treatment)

Pada tahap ini air limbah menggunakan bahan-bahan kimia agar senyawa- senyawa dalm pencemar dalam limbai diikat melalui reaksi kimia.

Karena itu sitem operasinya disebut juga dengan cara kimia yaitu methoda pengolahan dengan menghilangkan atau mengubah senyawa pencemar dalam air limbah dengan menambahkan bahan kimia.

Zat-zat pencemar pada umumnya berada pada jenis padan suspensi Padatan terlarut dalam kolidal. Padatan ini tidak mengalami pengendapan secara alami walaupun dalam jangka waktu relative lama . Oleh karena itu diperlukan bahan kimia yang direaksikan agar terjadi pengingkatan senyawa pencemar baik dalam bentukgumpalan atau pengapungan.

Menggunakan bahan kimia membutuhkan perkiraan dari sudut biaya mengingat diantara bahan- bahan tersebut harganya cukup mahal. Dengan menggunakan bahan kmia berarti akan timbul unsur bau dalam air buangan dan diharapakan semakin mudah mengambilnya, atau bahan tersebut befungsi sebagai katalisator. Proses ini mempunyai kelemahan yaitu bagai mana mengambil unsur baru yang terjadi akibat reaksi terjadi.

Pengendapan dengan kapur akan menimbulkan lumpur yang harus direncanakan cara mengambil dan sarana pembuangannya.

Pengolahan limbah dengan tingkatan kedua atau menggunakan bahan kimia bertujuan mengendapkan bahan, mematikan bakteri pathogen mengikat dengan cara oksidasi atau reduksi menetralkan kosentrasi kelarutan asam dan desinfektasia.

Gambar 2.6. Secondary Sewage Treatment Process

Tiga cara pendekatan yang umum digunakan pada tahap mengurangi bahan kimia pencemar dalam air limbah ; Perlakuan pertama yaitu penambahan bahan kimia koagulasi dengan pengadukan cepat 1000 rpm, bahan yang umum digunakan adalah alum (tawas), poyaluminium cholorida. Perlakuan kedua menambahkan bahan flokulanmelalui pengadukan lambat 200 rpm, bahan yang digunakan polyelectrolit. Perlakuan ketiga yaitu klarifikasi pemisahan padatan lumpur yang telah terjadi flok- flok dan mulai mengendap .

Bahan-bahan pencemar yang dapat dihilangkan atau dikurangi dengan penambahan bahan kimia adalah :

  • Padatan tersuspensi dalam limbah cair baik yang terdiri dari material organik maupun anorganik yang masih ada pada air limbah
  • Phospat terlarut dapat direduksi bila kadar kurang dari pada 1 mg/l dengan bahan pengendap alum (tawas), ferry sulfat .
  • Calcium, magnesium, silicon, dapat dihilangkan dengan kapur CaOH. Khusus untuk Calcium dan magnesium efesien lebih tinggi tercapai bila kapur dalam air buangan terdiri dari carbonat yang tinggi
  • Beberapa logam berat dapat dihilangkan dengan penambahan kapaur (lime) seperti dalam pengendapan cadium, chromium, cooper nikel, plumbum.
  • Pengurangan bakteri dan virus dapat dicapai dengan kapur pada kondisi pH 10,5 – 11,5 dengan cara pengumpulan dan simentasi .
  • Pengendapan dengan bahan kimia .

Beberapa contoh umum yang dipergunakan sebagai bahan pengendap disajikan dalam uraian berikut ; koagulan utama yang diapakai adalah ; kapur (lime), alum (tawas) feery chloride, ferry sulfat,

Kapur

Reaksi kapur dengan phospat (unsur phospat banyak dijumpai dalam air limbah maupun dalam air alami), sebagai berikut :

Ca O + H2O    Ca(OH)2

Ca(OH)P2 + Ca(HCO3)    2 CaCO3 + 2 H2O

3 Ca(OH2) + 2PO3-3    Ca3H (PO4) + 6 OH

4 Ca(OH2) + 3PO3-3 + H2O    Ca4H(PO4)3 + 9 OH

Alum (tawas)

Reaksi alum dalam air,

  • Netralisasi pada pengolahan limbah cair

Sebagian besar limbah cair dari industri mengandung bahan bahan yang bersifat asam (Acidic) ataupun Basa (alkaline) yang perlu dinetralkan sebelum dibuang kebadan air maupun sebelum limbah masuk pada proses pengolahan, baik pengolahan secara biologic maupun secara kimiawi, proses netralisasi tersebut bisa dilakukan sebelum atau sesudah proses equalisasi.

Untuk mengoptimalkan pertumbuhan micro organisme pada pengolahan secara biologi, pH perlu dijaga pada kondisi antara pH 6,5 – 8,5, karena sebagian besar microb aktif atau hidup pada kondisi pH tersebut. Proses koagulasi dan flokulasi juga akan lebih efisien dan efektif jika dilakukan pada kondisi pH netral.

Netralisasi adalah penambahan Basa (alkali) pada limbah yang bersifat asam (pH 7).Pemilihan bahan/reagen untuk proses netralisasi banyak ditentukan oleh harga/biaya dan praktis-nya, Bahan (reagen) yang biasa digunakan tersebut adalah : Asam :

  • Sulfuric acid ( H2SO4 )
  • Hydrochloric acid ( HCI )
  • Carbon dioxide ( CCG2 )
  • Sulfur dioxide
  • Nitric acid


    Gambar 2.5. Bak Netralissi

    Basa :

  • Caustic soda (NaOH) Ammonia
  • Soda Ash (Na2CO3) Limestone (CaCO3) Equalisasi Pada Pengolahan Limbah Cair

    Equalisasi bukan merupakan suatu proses pengolahan tetapi merupakan suatu cara

    / teknik untuk meningkatkan efektivitas dari proses pengolahan selanjutnya. Keluaran dari bak equalisasi adalah adalah parameter operasional bagi unit pengolahan selanjutnya seperti flow, level/derajat kandungan polutan, temperatur, padatan, dsb.


Gambar 2.6. Bak Equalisasi

Kegunaan dari equalisasi adalah :

  • Membagi dan meratakan volume pasokan (influent) untuk masuk pada proses treatment.
  • Meratakan variabel & fluktuasi dari beban organik untuk menghindari shock loading pada sistem pengolahan biologi
  • Meratakan    pH    untuk meminimalkan    kebutuhan    chemical    pada    proses netralisasi.
  • Meratakan kandungan padatan (SS,
    koloid
    al, dan lain sebagainya) untuk meminimalkan kebutuhan chemical pada proses koagulasi dan flokulasi.

Sehingga dilihat dari fungsinya tersebut, unit bak equalisasi sebaiknya dilengkapi dengan mixer, atau secara sederhana konstruksi/peletakan dari pipa inlet dan outlet diatur sedemikian rupa sehingga menimbulkan efek turbulensi mixing. Idealnya pengeluaran (discharge) dari equalisasi dijaga konstan selama periode 24 jam, biasanya dengan cara pemompaan maupun cara cara lain yang memungkinkan.

Menghitung volume bak equalisasi

Untuk menentukan kebutuhan volume bagi bak equalisasi, perlu diketahui dahulu flow patern dari discharge limbah yang ada, seperti kita ketahui sangatlah jarang dan langka discharge limbah yang konstan dari waktu ke waktu, karena jika discharge dan bebannya sudah konstan maka tidaklah perlu dibuat bak equalisasi.

Untuk mendapatkan data flow patern perlu dilakukan pengukuran debit limbah secara periodik (misalnya setiap 30 menit atau setiap jam) dalam kurun waktu tertentu, tergantung pada proses yang ada ( 24 jam, 1 minggu, 1 bulan. dlsb.) artinya adalah : ada siklus proses yang selesai dalam 1 hari dan diulang ulang lagi proses tersebut pada hari berikutnya, untuk kasus tersebut pengukuran debit limbah cukup dilakukan selama 24 jam, tetapi ada kasus lain dimana siklus prosesing memakan waktu sampai beberapa hari, artinya proses hari ini berbeda dengan proses esok harinya dan berbeda juga pada hari lusanya dar, seterusnya, sehingga pada kasus ini perlu diamati terus minimal selama 1 siklus

  • Oksdasi dan Reduksi

Pengertian oksidasi dan reduksi disini lebih melihat dari segi transfer oksigen, hidrogen dan elektron. Disini akan juga dijelaskan mengenai zat pengoksidasi (oksidator) dan zat pereduksi (reduktor).

Oksidasi dan reduksi dalam hal transfer oksigen

Dalam hal transfer oksigen, Oksidasi berarti mendapat oksigen, sedang Reduksi adalah kehilangan oksigen.

Sebagai contoh, reaksi dalam ekstraksi besi dari biji besi:

Karena reduksi dan oksidasi terjadi pada saat yang bersamaan, reaksi diatas disebut reaksi REDOKS.

Zat pengoksidasi dan zat pereduksi

Oksidator atau zat pengoksidasi adalah zat yang mengoksidasi zat lain. Pada contoh reaksi diatas, besi(III)oksida merupakan oksidator.

Reduktor atau zat pereduksi adalah zat yang mereduksi zat lain. Dari reaksi di atas, yang merupakan reduktor adalah karbon monooksida.

Jadi dapat disimpulkan:

oksidator adalah yang memberi oksigen kepada zat lain, reduktor adalah yang mengambil oksigen dari zat lain

Bahan kimia sebagai pengoksidasi seperti cholorine dan ozon dipakai untuk mengubah bahan organik dan an organik menjadi bentuk sesuai yang diinginkan. Bahan- bahan yang digunakan untuk mereduksi BOD, warna, dan mengubah bahan spesifik seperti sinidia (banyak terdapat pada pabrik tapioca, dan pabrik pengolahan logam) menjadi produk yang berguna .

Sebagai contoh, kita lihat reaksi oksidasi Zn—-> Zn2+ + 2e

Reaksi ini harus mempunyai pasangan berupa reaksi reduksi agar jelas kepada siapa elektron itu diberikan, misalnya :

Cu2+ + 2e —->Cu

Dengan demikian, kedua reaksi diatas masing-masing baru merupakan setengah reaksi, sedangkan reaksi lengkapnya adalah :

Zn + Cu2+ —->Zn2+ + Cu

Reaksi lengkap ini disebut reaksi redoksi (singkatan dari reduksi-oksidasi) sebab mengandung dua peristiwa sekaligus : Zn teroksidasi menjadi Zn2+ dan Cu2+ tereduksi menjadi Cu.

Zat yang mengalami oksidasi (melepaskan elektron) disebut reduktor (pereduksi), sebab ia menyebabkan zat lain mengalami reduksi, sebaliknya zat yang mengalami reduksi disebut oksidator (pengoksidasi).

Pada contoh reaksi diatas Zn merupakan reduktor, sedangkan Cu2+merupakan oksidator.

Reduksi Oksidai untuk oksidasi ethanol menjadi CO2 dan H2O dengan asam potash dichromat :

C2H5OH + aCr2O -2 + bH+    2aCr+3 + cCO2 + dH2O

Oksidasi:    O    C-2 = C+4 + 6e

Reduksi:    Cr    Cr+6 + 3e = Cr+3        2Cr+6 + 6e = 2Cr+3

Reaksi akhir :

C2H5OH + 2Cr2O -2 + 16 H+        4 Cr+3 + 2SO2 + H2O

Reduktor = Zat yang mengalami oksidasi Oksidator = Zat yang mengalami reduksi

  • Chlorinasi dan Penghilang Chlor

Adanya bakteri phatogen dapat dihancurkan dengan chlorinasi. Baik tidaknya hasil reaksi ditentukan temperatur, pH, waktu kontak turbidity dan konsentrasi chlorine. Cholorine yang dilarutkan dalam air menghasilkan :

Cl2 + H2O    HOCl + HCl

NOCl    H+ + OCl

Karbon aktif akan mengadsorbsi chlorine bebas : C + 2Cl2 + 2H2O        4HCl + CO2

Reaksi dengan Chloriamine :

C + 2NH2Cl + 2H2O    CO2 + 2NH + + 2Cl

Dalam air limbah yang telah dichlorinasi masih terdapat sisa-sisa clhor yang membahayakan manusia maupun biota dalam air, karena mempunyai sifat racun

.Sisa- sisa chlor yang masih tertinggal perlu diambil dengan metode menggunakan karbon aktif atau sodium sulfat . Umumnya sisa chlor diambil pada akhir proses pengolahan limbah setelah selesai pengendapan dan suasananya dalam keadaan netral. Pengunaan karbon aktif lebih murah dan gampang cara pengoperasiannya .

  • Phenol dalam Air Buangan Limbah

Unsur phenol dalam air buangan di jumpai pada limbah pabrik plywood dan limbah pabrik pembuatan lem.

Oksidasi kimia digunakan untuk menghancurkan phenol dengan beberapa cara, diantaranya adalah mengatur bahan kosentrasi buangan phenol dengan cara menambahkan air agar terdapat kosentrasi sebagai yang diinginkan .

Setelah kosentrasinya merata maka pengoksidasian dengan kimia lebih muda. Penghancuran phenol dengan cara pembakaran atau dengan biological trimen sering digunakan, tapi umumnya lebih murah bila digunakan cara oksidasi kimia.

Oksidasi kimia dipergunakan apabila lumpur buangan phenol cukup tinggi dalam bak equalisasi .

Sebagai bahan oksidasi dipakai peroksida, chlorine, dioksidasi, dan potassium permangat, hasilnya terjadi perubahan phenol menjadi senyawa organic .

Menggunakan hydrogen peroksida sebagai oksidator dibutuhkan 1 pond peroksida untuk menghilangkan 1 pond phenol dan dapat mengurangi phenol sampai 98 % . Bersamaan dengan pengurangan phenol akan menguangi kosentasi COD

  • Sulfur dalam Air Buangan Limbah

Sulfur mempunyai bentuk bermacam-macam dalam air buangan. Dalam industri pupuk, industri pulp, industri asam sulfat konsentarsnya cukup tinggi .

Jenis sulfur yang terdapat dalam air buangan sperti, asam sulfide, sulfit, sulfat, sulfiur dioksida, membuat limbah mengeluarkan bau sengit dan tidak mengenakan . Pada kosentarasi rendah sampai dengan ambang batas yang diizinkan tetap mengeluarkan bau (misalnya pabrik karet crumb rubber mengeluarkan bau sulfur yang sukar menghindarkannya).

Pengolahan buangan yang mengandung sulfur dapat dilakukan melalui treatment proses biologi maupun proses kimia ataupun karbon aktif. Dengan proses kimia kandungan unsur sulfur dioksida atau diendapkan . Bahan pengoksida dipergunakan oksigen chlorine, ozon, hydrogen peroksida atau pemangat. Efisiensi oksida tergantung pada pengaruh temperatur, pH dan kosentrasi . Menggunakan oksidasi kimia untuk menghilangkan sulfur harus dievaluasi secara kasus- perkasus.

Oksidasi sulfide dengan oksigen pada permulaan merubahnya menjadi sulfur, kemudian menjadi polisulfida dan berikutnya menjadi thiosulfate .

Tabel 2-1 : Beberapa parameter pencemar dan pilihan perlatan dan pengolahan


Sumber : Eddy & Matcalf, 1983

  • Tertiari Treatment .

Pengolahan ini merupakan kelanjutan dari pengolahan sekunder (Secondary Treatment) . Pada system ini pengolahan limbah dengan kosentrasi bahan pencemar tinggi atau limbah dengan parameter yang bervariasi banyak dengan volume yang relative banyak .

Sistim operasinya dikenal dengan operasi biologi yaitu metode pengolahan dengan menghilangkan senyawa pencemar melalui aktivitas biological yang dilakukan pada peralatan unit proses biologi . Metode ini dipakai terutama untuk menghilangkan bahan organic biodegaradable dalam limbah cair. Senyawa-senyawa organic tersebut dikonversikan menjadi gas dan air yang kemudian dilepaskan di atmosfir. Zat- zat organic dengan rantai korban panjang diubah menjadi rantai ikatan karbon sederhana dan air yang berbentuk gas.

Untuk menghilangkan senyawa nitrogen dalam air dipakai proses aerasi dengan menggunakan metode biologi . Unit proses dipakai pada proses biologi yaitu : kolam aerobic, aerasi, lumpur aktif, kolan oksidasi, dan saringan biologi dan kolam anaerobic (jenis bahan pencemar dan peralatan yang dipergunakan untuk menghilangkan bahan pencemar , lihat table 2-1)

  • Cara Menentukan Titik Sampling Air Limbah

Air limbah atau limbah cair industri adalah limbah yang dihasilkan pada setiap tahap proses produksi yang berupa air sisa, air bekas proses produksi, atau air bekas pencucian peralatan industri.

Berdasarkan Undang-Undang No 32 Tahun 2009 tentang Perlindungan dan Pengelolaan Lingkungan Hidup mengamanatkan bahwa air limbah industri harus dipantau secara berkala. Data yang diperoleh dari lokasi pemantauan dan titik pengambilan harus dapat menggambarkan kualitas air limbah yang akan disalurkan ke perairan penerima.

Tujuan penentuan lokasi dan titik pengambilan sampel antara lain adalah:

  • Mengetahui efisiensi proses produksi.

    Caranya adalah sampel diambil dari bak kontrol air limbah sebelum masuk ke pipa atau saluran pembuangan yang menuju ke instalasi pengolahan air limbah (IPAL). Pengambilan sampel di lokasi ini dilakukan apabila suatu industri menghasilkan berbagai jenis produk dengan proses produksi dan karakteristik limbah yang berbeda. Semakin kecil konsentrasi air limbah dan beban pencemaran, efisiensi produksi semakin tinggi dan begitu juga sebaliknya.

  • Mengevaluasi efisiensi IPAL.

    Caranya adalah sampel diambil pada titik masuk (inlet) dan titik keluar (outlet) IPAL dengan memperhatikan waktu retensi. Sampel harus diambil pada waktu proses industri berjalan normal.

  • Mengendalikan pencemaran air. Caranya adalah sampel diambil pada:
    • Titik perairan penerima sebelum air limbah masuk ke badan air. Pengambilan ini untuk mengetahui kualitas perairan sebelum dipengaruhi oleh air limbah. Data hasil pengujian sampel biasanya lalu digunakan sebagai pembanding atau kontrol.
    • Titik akhir saluran pembuangan limbah (outlet) sebelum air limbah disalurkan ke perairan penerima. Apabila data hasil pengujian melebihi nilai baku mutu lingkungan, dapat disimpulkan bahwa industri terkait melanggar hukum.
    • Titik perairan penerima setelah air limbah masuk ke badan air, namun sebelum menerima air limbah lainnya. Pengambilan tersebut untuk mengetahui kontribusi air limbah terhadap kualitas perairan penerima.

Lokasi dan titik Pengambilan Sampel Lingkungan.


Keterangan:

  • bak kontrol saluran air limbah.
  • input IPAL (influent)
  • output IPAL (efluent)
  • perairan penerima sebelum air limbah masuk ke badan air
  • perairan penerima setelah air limbah masuk ke badan air
  • METODE BIOLOGIS 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:

    • Reaktor pertumbuhan tersuspensi (suspended growth reaktor);
    • 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:

  • trickling filter
  • cakram biologi
  • filter terendam
  • 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:

  • Proses aerob, yang berlangsung dengan hadirnya oksigen;
  • 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

  • Pengolahan aerob Anaerobic treatment Pencerna anaerobi Proses UASB Proses lumpur aktif Aerasi
  • Saluran oksidasi Proses bebas bulki Metode standar
  • Proses nitrifikasi dan denitrifikasi Pengolahan film biologi
  • Lagoon Cakram biologi
  • Proses filter biologi diaerasi Aerasi kontak
  • Filter trikling
  • Proses media unggun biologi

Dalam prakteknya saat ini, teknologi pengolahan limbah cair mungkin tidak lagi sesederhana seperti dalam uraian di atas. Namun pada prinsipnya, semua limbah yang dihasilkan harus melalui beberapa langkah pengolahan sebelum dibuang ke lingkungan atau kembali dimanfaatkan dalam proses produksi, dimana uraian di atas dapat dijadikan sebagai acuan. [DAW]


Gambar 3.1 Skema Diagram pengolahan Biologi

Air limbah mungkin terdiri dari satu atau lebih parameter pencemar melampaui nilai yang ditetapkan. Kemungkinan di dalamnya terdapat minyak dan lemak, bahan anorganik seperti besi, aluminium, nikel,plumbum, barium, fenol dan lain-lain sehingga perlu kombinasi dari beberapa alat. Untuk menurunkan BOD dan COD dapat dilakukan dengan metode aerasi dan ternyata metode ini juga cukup baik untuk melakukan pengeridapan suspensi solid.

Perlakuan terhadap limbah dengan metode tertiary treatment adalah menggunakan organisme perombak limbah. Karena metode ini sering juga disebut metode biologi yaitu memanfaatkan kehidupan bakteri dalam merombok limbah .

Pengolahan limbah dengan cara biologis dapat dilakukan dengan dua cara , yaitu ,

(1) Aerobic treatment dan (2) Anaerobic treatment . Kedua metode ini mempunyai proses yang berbeda, karena proses aerobic membutuhkan oksigen dalam prosesnya, sedangkan proses anerobic harus memimumkan oksigen,agar proses perombokan limbah dapat berlangsung secara sempurna

Kelebihan dan Kekurangan Sistem Aerobik dan Anaerobik dalam Pengolahan Air Limbah

Dalam pengolahan air limbah tiap pemilihan sistem ada landasannya, salah satunya yaitu pemilihan sistem aerobik. Dalam pemilihan ini ternyata terdapat keuntungan dan kerugian tiap-tiap sistem. Karenanya dalam pemilhan dua alternatif ini kita harus mengerti kondisi dari proses itu sendiri. Untuk mengetahui lebih lanjuti :

Aerobik (Extended Aeration)

  • Kelebihan
  • Sudah dikenal dan banyak digunakan pada umumnya digunakan untuk kapasitas kecil sampai besar.
  • Diterapkan dalam pengolahan air limbah dengan konsentrasi BOD dan COD rendah pada temperatur 5 – 30 oC.
  • Mampu menanggulangi “Loading Fluctuation”.
  • Effluen dapat langsung dibuang ke badan penerima (sungai, dsb).
  • Kekurangan
  • Membutuhkan area yang lebih luas
  • Pemakaian energi lebih tinggi dengan adanya aerator
  • Lumpur yang dihasilkan banyak ANAEROBIK (UASB)
    • Kelebihan
      • Sesuai untuk mengolah air limbah dengan konsentrasi BOD lebih tinggi dan untuk kapasitas menengah sampai besar.
      • Menghasilkan biogas (70-90 % CH4).
      • Tidak membutuhkan energi untuk oksidasi
      • Membutuhkan area lebih kecil
      • Lumpur yang dihasilkan sedikit
  • Kekurangan
    • Temperatur air limbah harus dijaga sekitar 20-35 C
    • Setelah diolah dalam sistem anaerobik effluen perlu diolah lagi secara aerob sebelum di buang ke badan penerima untuk mereduksi parameter NH4
    • Tidak sesuai untuk mengolah air limbah dengan konsentrasi nitrat dan atau sulfat tinggi.
    • Pengoperasian cukup rumit karena sangat tergantung pada temperatur dan pH air limbah.

Pengolahan dengan system aerob dapat dilakukan dengan berbagai cara tergantung pada poses penyediaan oksigen , penyediaan lahan dan situasi dan kondisi lingkungan, antara lain lumpur aktif, nitrifikasi, lagon ersi, proses digestin reobik kolam oksidsi, saringan tetes, dan saringan kasar. Poses dengan cara aerobic biasanya digunakan untuk limbah dengan konserasi rendah biochemical oxygen demand (BOD) < 2000 mg/l. Proses anaerobic hanya menghasilkan biochemical oxygen demand (BOD) dengan konversi (10 – 40) % dari kondisi awal dan untuk itu proses aerob diperlukan membantu melanjutkan proses perombokan .

  • PROSES ANAEROBIK

Anaerobik adalah kata teknis yang secara harfiah berarti “tanpa udara” (dimana “udara” biasanya berarti oksigen). Kata yang berlawanan dengannya adalah aerobik. Dalam pengolahan limbah, tidak adanya oksigen dinamakan sebagai ‘anoxic’; sedangkan anaerobik digunakan untuk mengindikasikan tidak adanya akseptor elektron (nitrat, sulfat
atau oksigen)

Anaerobik juga dapat merujuk pada:

Aktivitas anaerobik, pemecahan bahan-bahan organis oleh bakteri dalam keadaan tanpa oksigen

Latihan anaerobik, merupakan salah satu bentuk latihan olah raga.

Anaerobik glikolisis, perubahan dari    gula    menjadi alcohol dengan menggunakan ragi – lihat Fermentasi

Organisme anaerobik, setiap organisme yang tidak membutuhkan oksigen untuk tumbuh

Respirasi anaerobik, oksidasi molekul tanpa oksigen.

Oksidasi ammonium anaerobik, anammox,    proses microbial yang manggabungkan ammonium
dan nitrit.

Organisme anaerobik

Organisme anaerobik atau anaerob adalah setiap organisme
yang tidak memerlukan oksigen
untuk tumbuh.

Anaerob obligat akan mati bila terpapar pada oksigen dengan kadar atmosfer. Anaerob fakultatif
dapat menggunakan oksigen jika tersedia.

Organisme aerotoleran dapat hidup walaupun terdapat oksigen di sekitarnya, tetapi mereka tetap anaerobik karena mereka tidak menggunakan oksigen sebagai terminal electron acceptor (akseptor elektron terminal).

Mikroaerofil
adalah organisme yang dapat menggunakan oksigen, tetapi hanya pada konsentrasi yang rendah (rentang mikromolar rendah); pertumbuhannya dihambat oleh level oksigen yang normal (sekitar 200 mikromolar). Nanaerob adalah organisme yang tidak dapat tumbuh bila terdapat konsentrasi mikromolar oksigen, tetapi dapat tumbuh dan diuntungkan pada konsentrasi nanomolar oksigen.

Anaerob obligat dapat menggunakan fermentasi atau respirasi anaerobik. Jika terdapat oksigen, anaerob fakultatif menggunakan respirasi aerobik; tanpa oksigen beberapa diantaranya berfermentasi, beberapa lagi menggunakan respirasi anaerobik.

Organisme aerotoleran hanya dapat berfermentasi. Mikroaerofil melakukan respirasi aerobik, dan beberapa diantaranya dapat juga melakukan respirasi anaerobik.

Terdapat beberapa persamaan kimia untuk reaksi fermentasi anaerobik.

Organisme anaerobik fermentatif biasanya menggunakan jalur fermentasi asam
laktat:

C6H12O6+ 2 ADP+ 2 fosfat→ 2 asam laktat+ 2 ATP

Energi yang dilepaskan pada persamaan ini sekitar 150 kJ per mol, yang disimpan dalam regenerasi dua ATP dari ADP per glukosa. Ini hanya 5% energi per molekul gula daripada yang dapat dihasilkan oleh reaksi aerobik.

Tumbuhan dan jamur (contohnya ragi) biasanya melakukan fermentasi alkohol (etanol) ketika oksigen terbatas melalui reaksi berikut:

C6H12O6 + 2 ADP + 2 fosfat → 2 C2H5OH + 2 CO2 + 2 ATP

Energi yang dilepaskan sekitar 180 kJ per mol, yang disimpan dalam regenerasi dua ATP dari ADP per glukosa.

Bakteri anaerobik dan archaea menggunakan jalur ini dan beberapa jalur lainnya dalam melakukan fermentasi seperti: fermentasi asam propionat, fermentasi asam
butirat, fermentasi pelarut, fermentasi asam campuran, fermentasi butanediol, fermentasi Stickland, asetogenesis atau metanogenesis.

Beberapa bakteri anaerobik menghasilkan toksin (racun) seperti toksin tetanus atau botulinum yang sangat berbahaya bagi organisme yang lebih besar, termasuk manusia.

Anaerob obligat akan mati bila terdapat oksigen karena tidak adanya enzim superoksida dismutase dan katalase yang dapat mengubah superoksida berbahaya yang timbul dalam selnya karena adanya oksigen.

Proses pengolahan anaerobic teridi dari dua sistim yaitu (1) Sistem Anaerobic Filter (atau dikenal juga dengan sebutan Fixed Bed atau Fixed Film Reactor), (2) system proses kontak anearobik

Sistim Anaerobic Filter

Pada sistem septic tank dan imhoff tank yang telah dibahas diatas proses yang terjadi adalah sedimentasi (pengendapan) dari bahan bahan yang dapat terendapkan dan seterusnya terjadi proses digestion/penguraian dari bahan terendapkan tersebut.

Sedangkan kandungan yang masih terikut (tidak terendapkan) praktis tidak mengalami proses apapun.

Anaerobic Filter (atau dikenal juga dengan sebutan Fixed Bed atau Fixed Film Reactor) mempunyai prinsip yang berbeda dengan septic tank & imhoff tank, karena sistem ini justru diharapkan untuk memoroses bahan bahan yang tidak terendapkan dan bahan padat terlarut (dissolved solid) dengan cara mengkontakkan dengan surplus mikro organisme. Mikro organisme tersebut akan menguraikan bahan organic terlarut (dissolved organic) dan bahan organic yang terdispersi (dispersed organic) yang ada didalam limbah.

Karena itu yang dimaksudkan sebagai filter disini adalah media dimana bakteria dapat menempel dan limbah dapat mengalir/Iewat diantaranya. Selama aliran ini kandungan organik akan diuraikan oleh berbagai bakteria dan hasilnya adalah pengurangan kandungan organik pada effluent.Media yang digunakan bermacam macam tetapi

Media yang baik luas permukaannya (surface area) kira kira 100 – 300 m2 per m3 volume yang ditempatinya.

Dengan pola pikir itu maka kita cenderung untuk memilih media yang mempunyai surface area yang besar dengan harapan hasilnya akan baik sekali. Misalnya tepung arang, pasir, dlsb.

Tetapi biasanya media dengan butiran terlampau kecil akan memberikan performance yang baik beberapa hari saja. Seterusnya terjadi blocking diakibatkan oleh lapisan bakteria yang menempel dipermukaannya. Setelah terjadi blocking unjuk kerja nya malahan buruk sekali. Padahal bila terjadi blocking, urusan membongkar dan membersihkannya merupakan pekerjaan yang paling menjengkelkan. Karena itu media harus sedemikian agar surface areanya cukup luas tetapi tidak sampai tersumbat / blocking / clogging.

Istilah teknis nya adalah media yang mempunyai SSA (specific surface area) yang luas dan VR (void ratio) yang tinggi.Urusan media inilah yang kemudian di kutak katik oleh para ahli teknis dengan mencari bahan serta bentuk yang memberikan surface area luas tetapi void ratio nya tinggi.Yang dihasilkan terus diberi nama perdagangan khusus untuk memukau pembeli. Misalnya ada bentuk seperti seng plastik yang di tekuk tekuk dengan model tertentu dan dibuat oleh perusahaan Jerman. Terus diberi nama Bioreactor made in Germany.

Beban COD yang diolah Anaerobic Filter (atau dikenal juga dengan sebutan Fixed Bed atau Fixed Film Reactor) berkisar antara (4 – 16) kg/m3– hari


  • PROSES AEROBIK

Secara sederhana, pengolahan air limbah aerobik mengacu pada penghapusan polutan organik dalam air limbah oleh bakteri yang memerlukan oksigen untuk bekerja.. Air dan karbon dioksida merupakan produk akhir dari proses pengolahan air limbah aerobik. Proses termasuk menetes filtrasi, lumpur aktif, dan memutar kontaktor biologis.. Bakteri yang berkembang dalam lingkungan yang kaya oksigen bekerja untuk memecah dan mencerna air limbah di dalam pabrik pengolahan aerobik atau sistem.. Proses ini disebut pencernaan aerobik.

Istilah aerobik yang digunakan dalam proses penanganan secara biologis berarti proses di mana terdapat oksigen terlarut (memerlukan oksigen). Oksidasi bahan organik menggunakan molekul oksigen sebagai aseptor elektron terakhir adalah proses utama yang menghasilkan energi
kimia untuk mikroorganisme. Mikroba yang menggunakan
oksigen sebagai aseptor elektron terakhir adalah mikroorganisme aerobik, sedangkan sebaliknya disebut anaerobik.

Proses aerobic dapat dilakukan dengan dua mekanisme dasar, yaitu ;

  • Proses pembentukan Suspensi
  • Proses pelekatan Suspensi

Proses pembentukan suspensi merupakan interaksi antara mikroorganisme dengan limbah sehingga membentuk gumpulan menjadi massa flokulan yang mampu bergerak sesuai dengan arah aliran limbah.

Pengadukan (agitasi) campuran limbah dengan mikroorganisme membuat mikrobah tetap berada dalam tersuspensi .

Proses pelekatan Suspensi, yaitu proses peningkatan mikroorganisme dapat berupah batu-batuan, pasir, lembaran plastic dan bijian plastic. Perbedaan kedua jenis proses tergantung pada jenis padatan yang terkandung dalam limbah . Proses pembentukan suspense dipergunakan pada pengolahan limbahyang ndominan mengandung senyawa tersuspensi , sedangan proses pelekatan suspensi dipergunakan pada pengolahan limbah yang mengandung senyawa terlarut .

  • Lumpur aktif (activated sludge)

Lumpur aktif (activated sludge) adalah proses pertumbuhan mikroba tersuspensi yang pertama kali dilakukan di Ingris pada awal abad 19. Sejak itu proses ini diadopsi seluruh dunia sebagai pengolah air limbah domestik sekunder secara biologi.

Proses ini pada dasarnya merupakan pengolahan aerobik yang mengoksidasi material organik menjadi CO2 dan H2O, NH4. dan sel biomassa baru. Udara disalurkan melalui pompa blower (diffused) atau melalui aerasi mekanik. Sel mikroba membentuk flok yang akan mengendap di tangki penjernihan (Gariel Bitton, 1994).

Anna dan Malte (1997) menyatakan bahwa proses lumpur aktif dalam pengolahan air limbah tergantung pada pembentukan flok lumpur aktif yang terbentuk oleh mikroorganisme (terutama bakteri), partikel inorganik, dan polimer exoselular. Selama pengendapan flok, material yang terdispersi, seperti sel bakteri dan flok kecil, menempel pada permukaan flok. Pembentukan flok lumpur aktif dan penjernihan dengan pengendapan flok akibat agregasi bakteri dan mekanisme

adesi. Selanjutnya dinyatakan pula bahwa flokulasi dan sedimentasi flok tergantung pada hypobisitas internal dan eksternal dari flok dan material exopolimer dalam flok, dan tegangan permukaan larutan mempengaruhi hydropobisitas lumpur granular dari reaktor lumpur anaerobik.

Akumulasi besi dapat berasal dari influent air limbah atau melalui penambahan FeSO4 yang digunakan untuk menghilangkan fosfor. Jumlah besi dalam lumpur aktif akan berkurang setelah memasuki kondisi anaerobik dan mungkin berasosiasi dengan adanya aktifitas bakteri heterotrofik. Berkurangnya fosfor dalam lumpur aktif dapat menyebabkan fosfor terlepas kedalam air. Jika ini terjadi merupakan potensi untuk terjadinya eutrofikasi pada perairan.

  • Sistem Lumpur Aktif Konvensional

Proses Lumpur Aktif Konvensional dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 5.2. Sistem Lumpur Aktif Konvensional

Tangki aerasi

Oksidasi aerobik material organik dilakukan dalam tangki ini. Efluent pertama masuk dan tercampur dengan Lumpur Aktif Balik (Return Activated Sludge =RAS) atau disingkat LAB membentuk lumpur campuran (mixed liqour), yang mengandung padatan tersuspensi sekitar 1.500 – 2.500 mg/l. Aerasi dilakukan secara mekanik. Karakteristik dari proses lumpur aktif adalah adanya daur ulang dari biomassa. Keadaan ini membuat waktu tinggal rata-rata sel (biomassa) menjadi lebih lama dibanding waktu tinggal hidrauliknya (Sterritt dan Lester, 1988). Keadaan tersebut membuat sejumlah besar mikroorganisme mengoksidasi senyawa organik dalam waktu yang singkat. Waktu tinggal dalam tangki aerasi berkisar 4 – 8 jam.

Tangki Sedimentasi

Tangki ini digunakan untuk sedimentasi flok mikroba (lumpur) yang dihasilkan selama fase oksidasi dalam tangki aerasi. Seperti disebutkan diawal bahwa sebaghian dari lumpur dalam tangki penjernih didaur ulang kembali dalam bentuk LAB kedalam tangki aerasi dan sisanya dibuang untuk menjaga rasio yang tepat antara makanan dan mikroorganisme (F/M Ratio).

Parameter

Parameter yang umum digunakan dalam lumpur aktif (Davis dan Cornwell, 1985; Verstraete dan van Vaerenbergh, 1986) adalah sebagai berikut:

  • Mixed-liqour suspended solids (MLSS). Isi tangki aerasi dalam sistem lumpur aktif disebut sebagai mixed liqour yang diterjemahkan sebagai lumpur campuran. MLSS adalah jumlah total dari padatan tersuspensi yang berupa material organik dan mineral, termasuk didalamnya adalah mikroorganisma.

MLSS ditentukan dengan cara menyaring lumpur campuran dengan kertas saring (filter), kemudian filter dikeringkan pada temperatur 1050C, dan berat padatan dalam contoh ditimbang.

  • Mixed-liqour volatile suspended solids (MLVSS). Porsi material organik pada MLSS diwakili oleh MLVSS, yang berisi material organik bukan mikroba, mikroba hidup dan mati, dan hancuran sel (Nelson dan Lawrence, 1980). MLVSS diukur dengan memanaskan terus sampel filter yang telah kering pada 600 – 6500C, dan nilainya mendekati 65-75% dari MLSS.
  • Food – to – microorganism ratio (F/M Ratio). Parameter ini merupakan indikasi beban organik yang masuk kedalam sistem lumpur aktif dan diwakili nilainya dalam kilogram BOD per kilogram MLSS per hari (Curds dan Hawkes, 1983; Nathanson, 1986). Adapun formulasinya sebagai berikut :

dimana :

Q = Laju alir limbah Juta Galon per hari (MGD) BOD5 = BOD5 (mg/l)

MLSS = Mixed liquor suspended solids (mg/l) V = Volume tangki aerasi (Gallon)

  • Rasio F/M dikontrol oleh laju sirkulasi lumpur aktif. Lebih tinggi laju sirkulasi lumpur aktif lebih tinggi pula rasio F/M-nya. Untuk tangki aerasi konvensional rasio F/M adalah 0,2 – 0,5 lb BOD5/hari/lb MLSS, tetapi dapat lebih tinggi hingga 1,5 jika digunakan oksigen murni (Hammer, 1986). Rasio F/M yang rendah mencerminkan bahwa mikroorganisme dalam tangki aerasi dalam kondisi lapar, semakin rendah rasio F/M pengolah limbah semakin efisien.
  • Hidraulic retention time (HRT). Waktu tinggal hidraulik (HRT) adalah waktu rata-rata yang dibutuhkan oleh larutan influent masuk dalam tangki aerasi untuk proses lumpur aktif; nilainya berbanding terbalik dengan laju pengenceran (D) (Sterritt dan Lester, 1988).

dimana :V = Volume tangki aerasi Q = Laju influent air limbah ke dalam tangki aerasi D = Laju pengenceran.

  • Umur lumpur (Sludge age). Umur lumpur adalah waktu tinggal rata-rata mikroorganisme dalam sistem. Jika HRT memerlukan waktu dalam jam, maka waktu tinggal sel mikroba dalam tangki aerasi dapat dalam hari lamanya. Parameter ini berbanding terbalik dengan laju pertumbuhan mikroba. Umur lumpur dihitung dengan formula sebagai berikut (Hammer, 1986; Curds dan Hawkes, 1983) :

dimana :

MLSS = Mixed liquor suspended solids (mg/l). V = Volume tangki aerasi (L)

SSe = Padatan tersuspensi dalam effluent (mg/l)

SSw = Padatan tersuspensi dalam lumpur limbah (mg/l) Qe = Laju effluent limbah (m3/hari)

Qw = Laju influent limbah (m3/hari).

  • Umur lumpur dapat bervariasi antara 5 – 15 hari dalam konvensional lumpur aktif. Pada musim dingin lebih lama dibandingkan musim panas (U.S. EPA, 1987a). Parameter penting yang mengendalikan operasi lumpur aktif adalah laju pemuatan organik, suplay oksigen, dan pengendalian dan operasi tangki pengendapan akhir. Tangki ini mempunyai dua fungsi: penjernih dan penggemukan mikroba. Untuk operasi rutin, orang harus mengukur laju pengendapan lumpur dengan menentukan indeks volume lumpur (SVI), Voster dan Johnston, 1987.

5.1.2.. Modifikasi Proses Lumpur Aktif Konvensional

Ada beberapa modifikasi dari proses lumpur aktif konvensional (Nathanson, 1986; US. EPA, 1977), Lihat Gambar 2.


Gambar-5.2. Modifikasi proses lumpur aktif.

A. Sistem aerasi lanjutan. B. Parit oksidasi (US EPA, 1977, dalam Bitton, 1994)

Sistem Aerasi Lanjutan

Proses ini dipakai dalam instalasi paket pengolahan dengan cara sebagai berikut

  • Waktu aerasi lebih lama (sekitar 30 jam) dibandingkan sistem konvensional. Usia lumpur juga lebih lama dan dapat diperpanjang sampai 15 hari.
  • Limbah    yang    masuk    dalam    tangki    aerasi    tidak    diolah    dulu    dalam pengendapan primer.
  • Sistem beroperasi dalam F/M ratio yang lebih rendah (umumnya <0,1 lb BOD/hari/lb MLSS) dari sistem konvensional (0,2 – 0,5 lb BOD/hari/lb MLSS).
  • Sistem ini membutuhkan membutuhkan sedikit aerasi dibandingkan dengan pengolahan konvensional dan terutama cocok untuk komunitas yang kecil yang menggunakan paket pengolahan.

Selokan Oksidasi (Oxidation Ditch)

Selokan oksidasi terdiri dari saluran aerasi yang berbentuk oval yang dilengkapi dengan satu atau lebih rotor rotasi untuk aerasi limbah. Saluran ini menerima limbah yang telah disaring dan mempunyai waktu tinggal hidraulik (hidraulic retention time) mendekati 24 jam.

Aerasi Bertingkat

Limbah hasil dari pengolahan primer (pengendapan) masuk dalam tangki aerasi melalui beberapa lubang atau saluran, sehingga meningkatkan distribusi dalam tangki aerasi dan membuat lebih efisien dalam penggunaan oksigen. Proses ini dapat meningkatkan kapasitas sistem pengolahan.

Stabilisasi Kontak

Setelah limbah dan lumpur bercampur dalam tangki reaktor kecil untuk waktu yang singkat (20-40 menit), aliran campuran tersebut dialirkan ke tangki penjernih dan lumpur dikembalikan ke tangki stabilisasi dengan waktu tinggal 4 – 8 jam. Sistem ini menghasilkan sedikit lumpur.

Sistem Aerasi Campuran

Pada sistem ini limbah hanya diaerasi dalam tangki aerasi secara merata.

Sistem ini dapat menahan shock load dan racun.

Lumpur Aktif Kecepatan Tinggi

Sistem ini digunakan untuk mengolah limbah konsentrasi tinggi dan dioperasikan untuk beban BOD yang sangat tinggi dibandingkan proses lumpur aktif konvensional. Proses ini mempunyai waktu tinggal hidraulik sangat singkat. Sistem ini beroperasi pada konsentrasi MLSS yang tinggi.

Aerasi Oksigen Murni

Sistem aerasi dengan oksigen murni didasarkan pada prinsip bahwa laju tranfer oksigen lebih tinggi pada oksigen murni dari pada oksigen atmosfir. Proses ini menghasilkan kemampuan oksigen terlarut menjadi lebih tinggi, sehingga meningkatkan efisiensi pengolahan dan mengurangi produksi lumpur.

5.1.3. Pengendapan Lumpur

Campuran air dan lumpur (mixed liqour) dipindahkan dari tangki aerasi ke tangki pengendapan, tempat lumpur dipisahkan dari air yang telah diolah. sebagian lumpur aktif dikembalikan ke tangki aerasi dan sebagian lagi dibuang dan dipindahkan ke pengolahan aerobik. Sel mikrobial terjadi dalam bentuk agregat atau flok, densitasnya cukup untuk mengendap dalam tangki penjernih. Pengendapan lumpur tergantung ratio F/M dan umur lumpur. Pengendapan yang baik dapat terjadi jika lumpur mikroorganisme berada dalam fase endogeneous, yang terjadi jika karbon dan sumber energi terbatas dan jika pertumbuhan bakteri rendah. Pengendapan lumpur yang baik dapat terjadi pada rasio F/M yang rendah (contoh : tingginya konsentrasi MLSS). Sebaliknya, Rasio F/M yang tinggi mengakibatkan pengendapan lumpur yang buruk.

Dalam airlimbah pemukiman, rasio F/M yang optimum antara 0,2 dan 0,5 (Gaudy dan Gaudy, 1988; Hammer, 1986). Rata-rata waktu tinggal sel yang diperlukan untuk pengendapan yang efektif adalah 3 – 4 hari (Metcalf dan Eddy, 1991). Pengendapan yang tidak baik dapat terjadi akibat gangguan yang tiba-tiba pada parameter fisik (suhu dan pH), kekurangan makanan (contoh N, suhu, mikronutrien), dan kehadiran zat racun (seperti logam berat) yang dapat menyebabkan hancurnya sebagian flok yang sudah terbentuk (Chudoba, 1989). Cara konvensional untuk monitoring pengendapan lumpur adalah dengan menentukan Indeks Volume Sludge (Sludge Volume Index = SVI). Caranya adalah sebagai berikut : Lumpur campuran dari tangki aerasi dimasukkan dalam silinder volume 1 liter dan dibiarkan selama 30 menit. Volume sludge dicatat. Volume lumpur yang mengendap adalah SV, MLSS adalah mixed liqour suspended solid (mg/l). Dalam pengolahan lumpur yang konvensional (MLSS < 3 500 mg/l) nilai SVI berkisar 50 – 150 ml/g.

5.2.    Oksidasi Bahan Organik Dalam Tangki Aerasi

Air limbah domestik mempunyai rasio C:N:P sebesar 100 : 5 : 1, yang mencukupi untuk kebutuhan sebagian besar mikroorganisme. Bahan organik dalam air limbah terdapat dalam bentuk terlarut, koloid, dan fraksi partikel. Bahan organik terlarut sebagai sumber makanan bagi mikroorganisme heterotrophik dalam mixed liquor. Bahan organik ini cepat hilang oleh adsorpsi dan proses flokulasi, dan juga oleh absorpsi dan oksidasi oleh mikroorganisme. Aerasi dalam beberapa jam dapat membuat perubahan dari BOD terlarut menjadi biomassa mikrobial. Aerasi mempunyai dua tujuan : (1) memasok oksigen bagi mikroorganisme aerobik, dan (2) menjaga lumpur aktif agar selalu konstan teragitasi untuk melaksanakan kontsak yang cukup antara flok dengan air limbah yang baru datang pada sistem pengolahan limbah. Konsentrasi oksigen yang cukup juga diperlukan untuk aktifitas mikroorganisme heterotrophik dan autotrophik, khususnya bakteri nitrit. Tingkat oksigen terlarut harus antara 0,5 – 0,7 mg/l. Proses nitrifikasi berhenti jika oksigen terlarut dibawah 0,2 mg/l (Dart dan Stretton, 1980). Curds dan Hawkes (1983) membuat ringkasan reaksi degradasi dan biosintesis yang terjadi dalam tangki aerasi dalam proses lumpur aktif (Gambar 5).


Gambar 5. Penghilangan Bahan Organik Dalam Proses Lumpur Aktif (Curds dan Hawkes, 1983 dalam Gabriel Bitton, 1994.

  • SISTEM PENGOLAHAN LIMBAH TEKSTIL

Indonesia dalam satu dasa warsa ini dikenal sebagai penghasil tekstil yang besar disamping India dan Pakistan. Dalam proses produksi industri tekstil banyak menggunakan bahan kimia dan air. Bahan kimia yang digunakan antara lain untuk proses pencucian, pemutihan, dan pewarnaan. Akibat dari itu pencemaran lingkungan menjadi masalah bagi masyarakat yang tinggal disekitar industri tekstil. Mengingat pentingnya industri tekstil sebagai penghasil devisa negara dan perlunya perlindungan lingkungan, maka diperlukan adanya teknologi pengolah limbah tekstil yang handal.

Pabrik tekstil terdiri dari : proses produksinya meliputi pemintalan (spinning), pertenunan (weaving), pencelupan (dyeing) dan penyelesaian akhir (finishing). Pada umumnya polutan yang terkandung dalam limbah industri tekstil dapat berupa padatan tersuspensi, padatan terlarut serta gas terlarut. Karakteristik limbah pada umumnya bersifat alkalis (pH = 7), suhunya tinggi serta berwarna pekat. Untuk menghilangkan polutan tersebut, diperlukan pengolahan yang dapat memisahkan dan menghancurkan polutan yang terkandung didalamnya.

TAHAPAN

Sistem pengolah limbah yang digunakan merupakan perpaduan antara proses fisika, kimia, dan biologi. Proses yang berperan dalam pengurangan bahan pencemar adalah proses biologi yang menggunakan sistem lumpur aktif dengan aerasi lanjutan (extended aeration).

Selain limbah cair terdapat pula limbah padat yang berupa lumpur, hasil samping dari sistem pengolahan yang digunakan. Lumpur hasil olahan digunakan sebagai bahan campuran pembuatan conblock dan batako press serta pupuk organik.


Gambar 6. Unit Pengolah Limbah Tekstil Kapasitas 200 m3/hari.

Gambar 7. Bak penampung yang masih panas.


Gambar 8. Bak pengendap pertama

Gambar 9. Pemberian koagulan (ferro sulfat) untuk menghilangkan warna.


Gambar 10. Bak pengendap (clarifier) setelah diberi koagulan ferro sulfat.


Gambar 11. Menara pendingin (Colling Tower) sebelum air masuk ke dalam bak aerasi

Gambar 12. Bak aerasi tahap petama


Gambar 13. Lumpur aktif dari bak pengendap akhir dikembalikan ke bak aerasi tahap pertama.

Gambar 14. Bak pengendap akhir

Gambar 15. Contoh air di bak pengendap akhir.


Gambar 16. Air hasil olahan sebelum dibuang ke lingkungan.

CARA PEMBUATAN

Urutan proses pengolahan limbah secara garis besar dibagi dalam 5 unit proses yang meliputi proses primer, sekunder, dan tersier, yaitu :

Unit 1 : adalah proses penghilangan warna dengan sistem koagulasi dan sedimentasi.

Unit 2 : adalah proses penguraian bahan organik yang terkandung di dalam air limbah dengan sistem lumpur aktif.

Unit 3 : adalah proses pemisahan air yang telah bersih dengan lumpur aktif dari kolam aerasi.

Unit 4 : adalah    proses penghilangan padatan tersuspensi    setelah pengendapan.

Unit 5 : adalah proses pemanfaatan lumpur padat setelah pengepresan di belt press.

Untuk jelasnya lihat Gambar 19. Sistem Pengolah Limbah Lumpur Aktif.

Proses Pengolahan Limbah

Proses pengolahan air limbah terbagi menjadi tiga tahap pemrosesan, yaitu :

  • Proses primer, Proses primer merupakan perlakuan pendahuluan yang meliputi : a). Penyaringan kasar,

    b). Penghilangan warna, c). Ekualisasi,

    d). Penyaringan halus, dan e). Pendinginan.

  • Proses sekunder, Proses biologi dan sedimentasi.
  • Proses tersier, merupakan tahap lanjutan setelah proses biologi dan sedimentasi.

Adapun waktu yang dibutuhkan untuk tiap-tiap proses dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2. Dimensi, Debit Air Masuk, dan Waktu Tinggal dari masing-masing Unit Pengolah Limbah Cair

Unit Penanganan

Jumlah

Vol Tangki (m3)

Total Vol (m3)

Debit (m3/hari)

Waktu Retensi

Kolam equalisasi Limbah air warna 

2

59 + 56 

115

1200 

2.3 jam 

Limbah air umum

1

653 

653

1800 

8.7 jam 

Tangki Koagulasi I 

1

3.1 

3.6

720 

7.2 menit 

Tangki Sedimentasi I 

2

14.2 

28.4

720 

25 menit 

Kolam Aerasi 

3

2(1250) + 925 

3425 

3000

27.4 jam 

Tangki Sedimentasi II 

1

407 

407 

3394

2.9 jam 

Tangki Koagulasi II 

1

6

6

3394

2.5 menit

Tangki Intermeadiat 

1

57 

57 

3394

24 menit 

Tangki Sedimentasi III 

1

178 

178 

3394

1.26 jam 

Kolam Ikan 

1

15 

15 

3394

6.4 menit 


Gambar 19. Sistem Pengolah Limbah Lumpur Aktif PT. UNITEX

Proses Primer

  • Penyaringan Kasar

Air limbah dari proses pencelupan dan pembilasan dibuang melalui saluran pembuangan terbuka menuju pengolahan air limbah. Saluran tersebut terbagi menjadi dua bagian, yakni saluran air berwarna dan saluran air tidak berwarna. Untuk mencegah agar sisa-sisa benang atau kain dalam air limbah terbawa pada saat proses, maka air limbah disaring dengan menggunakan saringan kasar berdiameter 50 mm dan 20 mm.

  • Penghilangan Warna

Limbah cair berwarna yang berasal dari proses pencelupan setelah melewati tahap penyaringan ditampung dalam dua bak penampungan, masing-masing berkapasitas 64 m3 dan 48 m3, air tersebut kemudian dipompakan ke dalam tangki koagulasi pertama (volume 3,1 m3) yang terdiri atas tiga buah tangki, yaitu : Pada tangki pertama ditambahkan koagulasi FeSO4 (Fero Sulfat) konsentrasinya 600 – 700 ppm untuk pengikatan warna. Selanjutnya dimasukkan ke dalam tangki kedua dengan ditambahkan kapur (lime) konsentrasinya 150 – 300 ppm, gunanya untuk menaikkan pH yang turun setelah penambahan FeSO4. Dari tangki kedua limbah dimasukkan ke dalam tangki ketiga pada kedua tangki tersebut ditambahkan polimer berkonsentrasi 0,5 – 0,2 ppm, sehingga akan terbentuk gumpalan-gumpalan besar (flok) dan mempercepat proses pengendapan.

Setelah gumpalan-gumpalan terbentuk, akan terjadi pemisahan antara padatan hasil pengikatan warna dengan cairan secara gravitasi dalam tangki sedimentasi. Meskipun air hasil proses penghilangan warna ini sudah jernih, tetapi

pH-nya masih tinggi yaitu 10, sehingga tidak bisa langsung dibuang ke perairan. Untuk menghilangkan unsur-unsur yang masih terkandung didalamnya, air yang berasal dri koagulasi I diproses dengan sistem lumpur aktif. Cara tersebut merupakan perkembangan baru yang dinilai lebih efektif dibandingkan cara lama yaitu air yang berasal dari koagulasi I digabung dalam bak ekualisasi.

Tabel 3. Hasil pengamatan konsentrasi, debit, dan laju penambahan koagulan dan flokulan terhadap limbah air warna (Rapto, 1996)

Agent

Konsentrasi (kg/l)

Debit (l/jam)

Laju    Penambahan (kg/jam)

Fe SO4

0.21 

13.28 

2.84 

Lime 

0.11 

806.76 

86.44 

Polimer ANP-10 

2. 10-4

561.60 

0.11 

Tabel 4. Efisiesi removal proses koagulasi dan flokulasi air limbah warna Tahun 1994 (Rapto, 1996)

Parameter

Inlet (mg/l)

Outlet (mg/l)

Efisiensi    removal (%)

TSS 

132.33 

17.33 

86.9 

BOD5

266.12 

54.92 

79.4

COD 

432.33 

112.00 

74.1 

DO 

0.4 

0.25 

37.5 

  • Ekualisasi

Bak ekualisasi atau disebut juga bak air umum memiliki volume 650 m3 menampung dua sumber pembuangan yaitu limbah cair tidak berwarna dan air yang berasal dari mesin pengepres lumpur. Kedua sumber pembuangan pengeluarkan air dengan karakteristik yang berbeda. Oleh karena itu untuk memperlancar proses selanjutnya air dari kedua sumber ini diaduk dengan menggunakan blower hingga mempunyai karakteristik yang sama yaitu pH 7 dan suhunya 32oC. Sebelum kontak dengan sistem lumpur aktif, terlebih dahulu air melewati saringan halus dan cooling tower, karena untuk proses aerasi memerlukan suhu 32oC. Untuk mengalirkan air dari bak ekualisasi ke bak aerasi digunakan dua buah submerble pump atau pompa celup (Q= 60 m3/jam).

  • Saringan Halus (Bar Screen f = 0,25 in)

Air hasil ekualisasi dipompakan menuju saringan halus untuk memisahkan padatan dan larutan, sehingga air limbah yang akan diolah bebas dari padatan kasar berupa sisa-sisa serat benang yang masih terbawa.

  • Cooling Tower

Karakteristik limbah produksi tekstil umumnya mempunyai suhu antara 35- 40oC, sehingga memerlukan pendinginan untuk menurunkan suhu yang bertujuan mengoptimalkan kerja bakteri dalam sistem lumpur aktif. Karena suhu yang diinginkan adalah berkisar 29-30oC.

Proses Sekunder

  • Proses Biologi

Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) memiliki tiga bak aerasi dengan sistem lumpur aktif, yang pertama berbentuk oval mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan bentuk persegi panjang. Karena pada bak oval tidak memerlukan blower sehingga dapat menghemat biaya listrik, selain itu perputaran air lebih sempurna dan waktu kontak bakteri dengan limbah lebih merata serta tidak terjadi pengendapan lumpur seperti layaknya terjadi pada bak persegi panjang. Kapatas dari ketiga bak aerasi adalah 2175 m3. Pada masing-masing bak aerasi ini terdapat sparator yang mutlak diperlukan untuk memasok oksigen ke dalam air bagi kehidupan bakteri. Parameter yang diukur dalam bak aerasi dengan sistem lumpur aktif adalah DO, MLSS, dan suhu. Dari pengalaman yang telah dijalani, parameter- parameter tersebut dijaga sehingga penguraian polutan yang terdapat dalam limbah dapat diuraikan semaksimal mungkin oleh bakteri. Oksigen terlarut yang diperlukan berkisar 0,5 – 2,5 ppm, MLSS berkisar 4000 – 6000 mg/l, dan suhu berkisar 29 – 30oC.

  • Proses Sedimentasi

Bak sedimentasi II (volume 407 m3) mempunyai bentuk bundar pada bagian atasnya dan bagian bawahnya berbentuk kronis yang dilengkapi dengan pengaduk (agitator) dengan putaran 2 rph. Desain ini dimaksudkan untuk mempermudah pengeluaran endapan dari dasar bak. Pada bak sedimentasi ini akan terjadi settling lumpur yang berasal dari bak aerasi dan endapan lumpur ini harus segera dikembalikan lagi ke bak aerasi (return sludge=RS), karena kondisi pada bak sedimentasi hampir mendekati anaerob. Besarnya RS ditentukan berdasarkan perbandingan nilai MLSS dan debit RS itu sendiri. Pada bak sedimentasi ini juga dilakukan pemantauan kaiment (ketinggian lumpur dari permukaan air) dan MLSS dengan menggunakan alat MLSS meter.

4.4.    Proses Tersier

Pada proses pengolahan ini ditambah bahan kimia, yaitu Alumunium Sulfat (Al2(SO4)3), Polimer dan Antifoam (Silicon Base); untuk mengurangi padatan tersuspensi yang masih terdapat dalam air. Tahap lanjutan ini diperlukan untuk memperoleh kualitas air yang lebih baik sebelum air tersebut dibuang ke perairan.

Air hasil proses biologi dan sedimentasi selanjutnya ditampung dalam bak interdiet (Volume 2m3) yang dilengkapi dengan alat yang disebut inverter untuk mengukur level air, kemudian dipompakan ke dalam tangki koagulasi (volume 3,6 m3) dengan menggunakan pompa sentrifugal. Pada tangki koagulasi ditambahkan alumunium sulfat (konsentrasi antara 150 – 300 ppm) dan polimer (konsentrasi antara 0,5 – 2 ppm), sehingga terbentuk flok yang mudah mengendap. Selain kedua bahan koagulan tersebut juga ditambahkan tanah yang berasal pengolahan air baku (water teratment) yang bertujuan menambah partikel padatan tersuspensi untuk memudahkan terbentuknya flok.

Pada tangki koagulasi ini terdapat mixer (pengaduk) untuk mempercepat proses persenyawaan kimia antara air dan bahan koagulan, juga terdapat pH kontrol yang berfungsi untuk memantau pH effluent sebelum dikeluarkan ke perairan. Setelah penambahan koagulan dan proses flokulasi berjalan dengan sempurna, maka gumpalan-gumpalan yang berupa lumpur akan diendapkan pada tangki sedimentasi III (volume = 178 m3). Hasil endapan kemudian dipompakan ke tangki penampungan lumpur yang selanjutnya akan diolah dengan belt press filter machine.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim., 2001. Water Environment Management in Japan. Water Environment Department Environmental Management Bureau, Ministry of the Environment.

Grady, Jr., C.P.L. and Lim, H.C., 1980. Biological Wastewater Treatment, theory and application. Marcel Dekker, Inc. New York and Basel.

Metcalf and Eddy., 1991. Wastewater Engineering: Treatment, Disposal and Reuse, 3rd Eddition. Singapore: McGraw-Hill Book Co.

Tchobanoglous, G., Burton, F.L.,1991. Advanced Wastewater Treatment. Wastewater Engineering, Treatment, Disposal, and Reuse. McGraw-Hill. Inc, Singapore, pp. 711-726

Winkler, M.A.,1981. Biological Treatment of Wastewater. Department of Chemical Engineering University of Survey. England : Chichester Halsted Press, John Willey & Sons.

Sumber: Anwar Hadi (2007) Prinsip Pengelolaan Pengambilan Sampel Lingkungan


MENGENAL LEBIH DEKAT : DESINFEKTAN PARACETIC ACID / ASAM PARASETAT ( PAA )

MENGENAL LEBIH DEKAT : DESINFEKTAN PARACETIC ACID

Posted by Widiantoko, R.K

Nama Kimia : Peroxyacetic Acid, Ethaneperoxic Acid

Nama Lain : Per Acid, Periacetic Acid, PAA

Rumus Molekul : C2H4O3

Peracetic acid adalah komponen organik dengan rumus molekul CH3CO3H. senyawa peroksida organik ini tidak berwarna dengan karakteristik berbau tajam mirip seperti asam asetat. Ini bersifat sangat korosif. Asam paraasetat mengandung asam diatas asam asetat dengan pKa sebesar 8,2.

KARAKTERISTIK 
Komposisi:
Asam perasetat adalah campuran asam asetat (CH3COOH) dan hidrogen peroksida (H2O2) dalam larutan berair. Asam asetat merupakan komponen prinsip cuka.

Sifat:
Peracetic acid adalah oksidator yang sangat kuat dan memiliki potensi oksidasi kuat dari klorin atau klorin dioksida. Berbentuk cairan, jelas, dan bening tidak berbuih. Peracetic acid memiliki bau menyengat sperti asam asetat, dan pH asam (2.8). Rapat massanya adalah 1.114 dan beratnya 9.28 lb per galon. PAA terbentuk oleh reaksi dari asam asetat dan hidrogen peroksida. Reaksi ini dianjurkan untuk berlangsung selama 10 hari untuk mencapai PAA yang tinggi sesuai ddengan persamaan berikut :

CH3COOH + H2O2 ↔ CH3COOOH + H2O

Karena keterbatasan reaksi, PAA dapat mencapai 15% dengan residu hidrogen peroksida (hingga 25%) dan asam asetat hingga 35% serta air mencapai 25%. Metode tambahan dari persiapan oksidasi asetal halid atau alternatf sebagai  produk akhir dari anhidrida asetat, hydrogen peroksida dan asam sulfat (budavari, 1996). Metode lain yaitu reaksi tetra asetil etilen diamin (TAED) dengaan adanya larutan basa hydrogen peroksida (davies and deary,1991). Beberapa sumber nampaknya sering menggunakannya dalam pembuatan pulp, kertas, dan tekstil (Pan, Spencer, and Leary, 1999).

Penggunaan utama asam perasetat dalam pengolahan makanan adalah sebagai pembersih pada permukaan makanan dan sebagai disinfektan untuk buah-buahan, sayuran, daging, dan telur (Evans, 2000). PAA juga dapat digunakan untuk disinfeksi diresirkulasi air flume (Lokkesmoe dan Olson, 1993). Kegunaan lain dari PAA termasuk menghilangkan deposito, bau menyengat, dan pengupasan  biofil dari permukaan kontak makanan (Blok, 1991; Mosteller dan Uskup 1993;. Marriot, 1999; Fatemi dan Frank 1999). Hal ini juga digunakan untuk memodifikasi pati makanan oleh oksidasi ringan dan digunakan sebagai pemutih (Food Chemicals Codex, 1996).

PAA / Paracetic acid merupakan desinfektan dengan range yang cukup lebar karena memiliki penghambatan terhadap gram + maupun gram -. mould maupun yeast serta aktif terhadap spora dan virus pada suhu ruang.

PAA dapat larut dalam lemak dan air, tidak terpengaruh pelemahan oleh sel enzim maupun bakteri sehingga sangat efektif sebagai microbicidal.

Saat dibandingkan dengan desinfektan lain seperti klorin karena tidak terpengaruh oleh keberadaan material / zat organik serta tidak membentuk hasil samping reaksi atau zat yang beracun kecuali dalam konsentrasi sangat rendah hingga bisa diabaikan.

Asam perasetat memiliki kemampuan oksidasi  yang efektif pada nilai pH asam meskipun desinfeksi sering dilakukan pada nilai pH netral, oleh karena itu diperlukan konsentrasi desinfektan yang semakin tinggi untuk menjamin efektivitas asam perasetat. Keefektifannya terhadap bakteri
pada konsentrasi  lebih rendah dari 100 mg / l dengan waktu kontak 5 menit; konsentrasi yang jauh lebih tinggi diperlukan untuk mendapatkan inaktivasi spora mulai dari 500 hingga 30,000 ppm untuk waktu kontak mulai dari 15 menit hingga 15 detik pada suhu lingkungan (Baldry., 1983). Untuk virucidal belum sepenuhnya dipelajari, tetapi tampaknya membutuhkan konsentrasi lebih tinggi dan dengan waktu kontak yang lebih lama bila dibandingkan untuk inaktivasi bakteri. Untuk inaktivasi virus dalam air demineralisasi dibutuhkan konsentrasi750 hingga 1500 ppm diperlukan dengan waktu kontak minimum 15 menit (Baldry et al., 1991).

Penggunaan secara luas dalam  disinfeksi CIP menggunakan 0,1-0,5% asam perasetat juga digunakan untuk menghilangkan atau setidaknya mengurangi pembentukan dari bakteri pada umumnya. Asam perasetat juga dapat digunakan untuk pengolahan limbah tersier hingga mengurangi atau benar-benar menonaktifkan bakteri kontaminasi feses (coliform total dan feses dan streptokokus fekal).

Kombinasi:
Asam perasetat biasanya terjadi dengan hidrogen peroksida dan asam asetat dalam larutan aqueous. Persiapan komersial mengandung stabilizer sintetis seperti 1- hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid (HEDP) atau 2,6 – pyridinedicarboxylic (dipicolinic) asam untuk memperlambat laju oksidasi atau  dekomposisi (Kurschner dan Diken, 1997)

Menurut peraturan di dalam FDA, HEDP dapat digunakan dengan PAA pada tingkat yang tidak melebihi 4,8 ppm dalam air yang digunakan untuk mencuci  buah-buahan segar dan sayuran (21 CFR 173,315 (a) (5)).

Asam perasetat adalah salah satu microbiocides paling kuat yang tersedia dan aktif terhadap spektrum yang luas dari mikro-organisme termasuk bakteri aerobik dan anaerobik, spora bakteri, jamur, jamur khamir lainnya, dan juga ganggang.
• Cepat bereaksi
• tidak berbuih
• tidak menmbulkan polusi terhadap lingkungan
• Tidak perlu bilas setelah digunakan karena asam parasetat akan terdegradasi menjadi asam asetat, air dan oksigen.

Penggunaan Sterilisasi Basah PAA :

Sterilisasi adalah proses mematikan semua mikroorganisme termasuk bakteri, spora bakteri,kapang dan virus. Sterilisasi yang tidak baik dapat menghasilkan penyebaran infeksi bakteri dan virus seperti hepatitis dan HIV.

Perebusan bukanlah metode sterilisasi. Sterilisasi umumnya dilakukan menggunakan autoklaf untuk yang menggunakan panas bertekanan. Cara lain yang kini dikembangkan adalah sterilisasi basah untuk produk-produk yang tidak tahan panas.

Teknologi pengemasan aseptik untuk minuman yang sensitif terhadap asam kini telah dikembangkan. Konsep aseptis ini menggunakan larutan PAA (peracetic acid) sebagai medium sterilisasi, isolator mikrobial untuk pengendali lingkungan, Sistem aseptik ini digunakan dalam sterilisasi botol PET yang sat ini banyak digunakan dalam industri minuman.

Dasar sterilisasi basah dengan PAA

  • Botol disterilkan dengan penyemprotan larutan PAA dengan botol menghadap ke bawah, PAA dan tampung untuk dapat digunakan kembali.
  • Botol dicuci dengan menyemprotkan air steil (botol menghadap ke bawah), air cucian ditampung untuk dapat digunakan kembali.
  • Kendalikam laju aliran semprotan, konsentrasi PAA, suhu dan tekanan.
  • Pengurangan mikroorganisme yang dilakukan dapat mencapai 6 log penurunan (6D)

Penggunaan PAA lebih baik daripada hidrogen peroksida karena lebih efektif terhadap kontaminan. Suhu yang umum digunakana dalah 65 C atau kurang jika produknya asam. Larutan PAA tidak bermigrasi ke dalam molekul PET selama sterilisasi sehingga digunakan sebagai alternatif pengganti hidrogen peroksida yang dapat bermigrasi ke dalam matrik PET.

PENYIMPANAN DAN DAYA TAHAN
∞ Simpan dalam kondisi dingin, jauh dari sinar matahari
∞ Simpan dalam wadah tertutup ketika tidak digunakan
∞ Simpan jauh dari bahan yang bersifat tidak kompatibel
∞ Bahaya dekomposisi jika produk tersebut dalam wadah tertutup atau sistem unvented
∞ suhu penyimpanan maksimum – 30 ° C
∞ suhu penyimpanan Rekomendasi – 15 ° C
∞  bahan yang tidak termasuk asam, basa, (zat pengoksidasi dan pereduksi) dan bahan mudah terbakar
∞ Kontak dengan kuningan, perunggu, tembaga, besi, timah, mangan, nikel, perak, seng dan logam katalitik lainnya mempercepat dekomposisi oksigen, gas dan panas. Oleh karena itu, bahan-bahan ini harus absen
dalam pompa transfer dan pipa. Kontak dari bahan terkonsentrasi dengan karet alam dan sintetis harus dihindari
∞ Salah satu bahan konstruksi direkomendasikan untuk stainless steel 304L, 316L, PTFE, PVDF dan kaca. PVC lunak dan polythene cocok untuk  jangka pendek
∞ daya tahan adalah selama 6 bulan dalam kondisi penyimpanan yang direkomendasikan. penyimpanan yang lama dapat mengakibatkan hilangnya kandungan asam perasetat

UPAYA PERTOLONGAN PERTAMA
Kontak Mata:
Periksa dan lepaskan contact lenses. segera basuh mata dengan air yang banyak minimal selama 15 menit. Air dingin dapat digunakan. Segera dapatkan perhatian medis.

Kontak pada Kulit:
Segera basuh kulit dengan air yang banyak minimal selama 15 menit sambil melepaskan pakaian yang terkontaminasi dan sepatu. Tutupi kulit yang teriritasi. Air dingin dapat digunakan. Cuci pakaian sebelum digunakan kembali. Bersihkan sepatu sebelum digunakan kembali. Dapatkan perhatian medis segera.

Penaganan serius : Cuci dengan sabun desinfektan dan tutupi kulit terkontaminasi dengan krim anti-bakteri. Carilah perhatian medis segera.

Terhirup:
Jika terhirup, segera cari udara segar. Jika kesulitan bernapas, berikan pernapasan buatan atau berikan oksigen. Dapatkan perhatian medis segera.

Penanganan serius:
Evakuasi korban ke daerah yang aman sesegera mungkin. Longgarkan pakaian yang ketat seperti kerah, dasi, ikat pinggang atau pinggang. Jika kesulitan  bernapas, berikan oksigen. Jika korban masih kritis, sadarkan dengan member  pernapasan buatan darii mulut ke mulut. PERINGATAN: Ini berbahaya bagi orang yang memberikan bantuan untuk memberikan mulut ke mulut ketika dihirup bahan beracun, infeksi atau korosif. Carilah perhatian medis segera.

Tertelan:
Jangan memaksakan muntah kecuali diarahkan oleh tenaga medis. Jangan pernah memberikan apapun melalui mulut kepada orang yang pingsan. Jika bahan ini tertelan dalam jumlah banyak, segera hubungi dokter. Longgarkan pakaian yang ketat seperti kerah, dasi, ikat pinggang atau pinggang.

TINDAKAN SEDERHANA
Tumpahan Kecil:
Encerkan dengan air dan mengepel, atau diserap dengan bahan kering bersifat inert dan tempatkan dalam wadah pembuangan limbah yang tepat. Jika perlu: Menetralisir residu dengan larutan encer natrium karbonat.

Tumpahan Banyak :
Cairan mudah terbakar. Pengoksidasi materi. Organik peroksida. Jauhkan dari panas. Jauhkan dari sumber api. Hentikan kebocoran jika tanpa risiko. Menyerap dengan pasir atau non-materi mudah terbakar. Hindari kontak dengan bahan yang mudah terbakar (kayu, kertas, minyak, pakaian …). Jauhkan lembab substansi
menggunakan semprotan air. Jangan gunakan alat logam atau peralatan. Jangan menyentuh bahan yang tumpah. Gunakan semprotan air untuk mengurangi uap.

Mencegah pemasukan ke selokan, ruang bawah tanah atau area yang terbatas, tanggul jika diperlukan. Meminta bantuan mengenai pembuangan. Menetralisir residu dengan larutan encer natrium karbonat. Hati-hati bahwa produk tidak hadir pada tingkat konsentrasi di atas NAB. Periksa NAB pada MSDS dan dengan pemerintah setempat.

 

Pustaka :

Anna McElhatton and Richard J. Marshall. 2006. FOOD SAFETY: A Practical and Case Study Approach.  University of Iceland.  Reykjavík, Iceland.


MENGENAL LEBIH DEKAT: DESINFEKTAN KLORIN

MENGENAL LEBIH DEKAT: DESINFEKTAN KLORIN
Posted by Widiantoko, R.K

Hasil gambar untuk bahaya residu klorin

Klorin banyak digunakan dalam pengolahan air bersih dan air limbah sebagai Oksidator dan desinfektan. Sebagai oksidator, klorin digunakan untuk menghilangkan bau dan rasa pada pengolahan air bersih. Untuk mengoksidasi Fe(II) dan Mn(II) yang banyak terkandung dalam air tanah menjadi Fe(III) dan Mn(III).

Yang dimaksud dengan klorin tidak hanya Cl2 saja akan tetapi termasuk pula asam hipoklorit (HOCl) dan ion hipoklorit (OCl-), juga beberapa jenis kloramin seperti monokloramin (NH2Cl) dan dikloramin (NHCl2) termasuk di dalamnya. Klorin dapat diperoleh dari gas Cl2 atau dari garam-garam NaOCl dan Ca(OCl)2. Kloramin terbentuk karena adanya reaksi antara amoniak (NH3) baik anorganik maupun organik aminoak di dalam air dengan klorin.

Bentuk desinfektan yang ditambahkan akan mempengaruhi kualitas yang didesinfeksi. Penambahan klorin dalam bentuk gas akan menyebabkan turunnya pH air, karena terjadi pembentukan asam kuat. Akan tetapi penambahan klorin dalam bentuk natrium hipoklorit akan menaikkan alkalinitas air tersebut sehingga pH akan lebih besar. Sedangkan kalsium hipoklorit akan menaikkan pH dan kesadahan total air yang didesinfeksi.

Kaporit adalah senyawa kimia ( CaOCl2 ), yg pada kadar tinggi bersifat korosif. Pada prosentase rendah bisa digunakan sebagai penjernih air, pemutih pakaian, membunuh jentik, disinfektan.

Dampak Negatif Klorin Bagi Kesehatan Tubuh

Klorin, khlorin atau chlorine merupakan bahan utama yang digunakan dalam proses khlorinasi. Sudah umum pula bahwa khlorinasi adalah proses utama dalam proses penghilangan kuman penyakit air ledeng, air bersih atau air minum yang digunakan oleh masyarakat. Proses khlorinasi sangat efektif untuk menghilangkan kuman penyakit terutama dalam penggunaan air ledeng. Tetapi dibalik kefektifannya klorin juga dapat berbahaya bagi kesehatan. Orang yang meminum air yang mengandung klorin memiliki kemungkinan lebih besar untuk terkena kanker kandung kemih, dubur ataupun usus besar. Sedangkan bagi wanita hamil dapat menyebabkan melahirkan bayi cacat dengan kelainan otak atau urat saraf tulang belakang, berat bayi lahir rendah, kelahiran prematur atau bahkan dapat mengalami keguguran kandungan. Selain itu pada hasil studi efek klorin pada binatang ditemukan pula kemungkinan kerusakan ginjal dan hati.

Gas klor yang mudah dikenal karena baunya yang khas itu, bersifat merangsang (iritasi terhadap selaput lender pada mata atau conjunctiva), selaput lender hidung, selaput lender tenggorok, tali suara dan paru-paru. Menghisap gas klor dalam konsentrasi 1000 ppm dapat menyebabkan kematian mendadak di tempat. Orang yang menghirup gas klor akan merasakan sakit atau rasa panas dan pedih pada tenggorokan. Hal ini disebabkan pengaruh rangsangan atau iritasi terhadap selaput lender (mucus membrane) yang menimbulkan bintik-bintik kering (kosong) yang terasa pedih, panas, waktu menarik napas terasa sakit dan sukar bernapas. Waktu bernapas terdengar suara desing seperti penderita asma atau broncristis (Adiwisastra, 1989).

Klorin, baik dalam bentuk gas maupun cairan mampu mengakibatkan luka yang permanen, terutama kematian. Pada umumnya luka permanen terjadi disebakan oleh asap gas klorin. Klorin sangat potensial untuk terjadinya penyakit di kerongkongan, hidung dan tract respiratory (saluran kerongkongan di dekat paru-paru). Klorin juga dapat membahayakan sistem pemafasan terutama bagi anak-anak dan orang dewasa. Dalam wujud gas, klor merusak membran mukus dan dalam wujud cair dapat menghancurkan kulit. Tingkat klorida sering naik turun bersama dengan tingkat natrium. Ini karena natrium klorida, atau garam, adalah bagian utama dalam darah. Ada beberapa jalur pemajanan klorin pada tubuh yang bersifat akut, yaitu (U.S. Department Of Health And Human Services, 2007)

  • Pernafasan

Pemajanan klorin pada konsentrasi rendah (1-10 ppm) dapat menyebabkan iritasi mata dan hidung, sakit tenggorokan dan batuk. Menghirup gas klorin dalam konsentrasi yang lebih tinggi (>15 ppm) dapat dengan cepat membahayakan saluran pernafasan dengan rasa sesak di dada dan terjadinya akumulasi cairan di paru-paru (edema paru-paru).

  • Kardiovaskular

Tachycardia dan pada awalnya hipertensi diikuti dengan hipotensi dapat terjadi. Setelah pemajanan yang berat, maka jantung akan mengalami penyempitan akibat kekurangan oksigen.

  • Metabolisme

Asidosis terjadi akibat kadar oksigen yang tidak mencukupi dalam jaringan. Komplikasi berat akibat menghirup klorin dalam kadar yang besar adalah mengaibatkan terjadinya kelebihan ion klorida di dalam darah, menyebabkan ketidakseimbangan asam. Anak-anak akan lebih mudah diserang oleh zat toksik yang tentunya dapat mengganggu proses metabolisme dalam tubuh.

  • Kulit

Kulit Iritasi klorin pada kulit dapat menyebabkan rasa terbakar, peradangan dan melepuh. Pemajanan cairan klorin dapat menyebabkan peradangan akibat suhu dingin.Paparan klorin menyebabkan cukup respon, yaitu kulit tampak kering dan timbul bercak coklat, akandosis, edema intraepitel, hiper keraosis dan sel- sel epitel atipikal terlihat di epidermis. Nixon et al. (1975) dalam U.S. Department of health and human services melaporkan bahwa bercak pemutih yang mengandung sodium hipoklorit 5,25%, dan pH 10,7 pada kulit manusia selama 4 jam itu dapat menyebabkan gangguan.

  • Mata

Konsentrasi rendah di udara dapat menyebabkan rasa terbakar, mata berkedip tidak teratur atau kelopak mata menutup tanpa sengaja atau di luar kemauan, konjugtivitis. Komea mata terbakar dapat ter adi pada konsentrasi yang tinggi.

  • Jalur pencernaan

Larutan klorin yang dihasilkan dalam bentuk larutan sodium hipoklorit dapat menyebabkan luka yang korosif apabila tertelan. Akibat-akibat akut untuk jangka pendek adalah. (MacDougall, 1994).

Efek toksik klorin yang terutama adalah sifat korosifnya. Kemampuan oksidasi klorin sangat kuat, dimana di dalam air klorin akan melepaskan oksigen dan hidrogen klorida yang menyebabkan kerusakan jaringan. Sebagai altematif, klorin dirubah menjadi asam hipoklorit yang dapat menembus sel dan bereaksi dengan protein sitoplasmik yang dapat merusak struktur sel (U.S. Department Of Health And Human Services, 2007).

Cara penanganan jika terpapar bahaya klorin :

  • Terhirup

Bila aman memasuki area, segera pindahkan dari area pemaparan, Bila perlu gunakan masker berkatup atau pernapasan penyelamatan. Jaga tetap hangat dan tetap beristirahat. Segera bawa kerumah sakit

  • Kontak dengan kulit

Segera tanggalkan pakaian, perhiasan dan sepatu yang terkontaminasi. Cuci dengan sabun atau detergen ringan dan air. Dalam jumlah yang banyak sampai dipastikan tidak ada bahan kimia yang tertinggal (selama 15-20menit). Untuk luka bakar, tutp area yang terbuka dengan kain kassa steril, kering dan longgar.

  • Kontak dengan mata

Segera cuci mata dengan air yang banyak atau dengan larutan garam normal (NaCl 0,9%), selama 30 menit, atau sekurangnya satu liter untuk setiap mata dan dengan sesekali membuka kelopak mata atas dan bawah sampai dipastikan tidak ada lagi bahan kimia yang tertinggal. Tutup dengan perban steril.

  • Tertelan

Jika pasien dapat menelan, segera berikan air untuk diminum untuk mengencerkan isi lambung. Jangan sesekali merangsang muntah atau member minum bagi pasien yang tidak sadar. Bila terjadi muntah, jaga agar kepala lebih rendah daripada punggul untuk mencegah aspirasi. Bila korban pingsang miringkan kepala menghadap kesamping.

  • Jika ada kejang

Jika ada kejang beri diazepam dengan dosis : Dewasa : 10-20 mg dengan kecepatan 2,5 mg/30 detik atau 0,5 ml/30 menit. Jika perlu dosis ini dapat diulang setelah 30-60 menit. Anak-anak : 200-300 µg/kg BB

Fungsi Klorin Sebagai Disinfektan

Air dapat merupakan medium pembawa mikroorganisme patogenik yang dapat berbahaya bagi kesehatan. Patogen yang sering ditemukan di dalam air terutama adalah bakteri-bakteri penyebab infeksi saluran pencernaan seperti Vibrio cholera penyebab penyakit kolera, shigella dysentereae penyebab disentri basiler, salmonella typhosa penyebab tifus dan S. Paratyphy penyebab paratifus, virus polio dan hepatitis. Untuk mencegah penyebaran penyakit melalui air, maka bakteri patogen di dalam air harus dihilangkan dengan proses disinfeksi.

Kegunaan disinfeksi pada air adalah untuk mereduksi konsentrasi bakteri secara umum dan menghilangkan bakteri patogen. Penghilangan bakteri patogen tersebut terutama harus benar-benar dilakukan untuk air yang akan diminum untuk mencegah timbulnya penyakit. Program disinfeksi ini telah digunakan secara luas sejak awal tahun 1900 untuk menangani air yang akan digunakan secara luas.

Mikroba dalam hal ini bakteri patogen pada umumnya dapat bertahan selama beberapa hari tergantung juga dari kondisi lingkungannya. Beberapa faktor yang mempengaruhi ketahanan tersebut antara lain pH, suhu, gizi yang tersedia, kompetisinya dengan mikroba lain, kemampuan membentuk spora dan ketahanannya terhadap senyawa penghambat. Sedangkan kemampuannya untuk menyebabkan penyakit antara lain ditentukan oleh konsentrasi, virulensi dan resistensi.

Lebih dari 50% bakteri patogen didalam air yang akan mati dalam waktu 2 hari dan 90% akan mati pada akhir 1 minggu. Oleh karena itu, waduk-waduk penampang sebenarnya cukup efektif untuk mengendalikan bakteri. Walaupun demikian, beberapa jenis patogen mungkin tetap hidup selama 2 tahun lebih, karena itu dibutuhkan disinfeksi. Klorin teerbukti merupakan disinfektan yang ideal. Bila dimasukkan kedalam air akan mempunyai pengruh yang segera akn membinasakan kebanyakan makhluk mikroskopis.

Penggunaan disinfektan dapat mengatasi mikroba patogen yang spesifik. Metode desinfeksi telah dikenal secara luas. Disinfeksi dapat dilakukan antara lain dengan berbagai metode dan bahan kimia seperti dengan klorin, yodium, ozon, senyawa amonium kuarterner dan lampu ultraviolet. Berdasarkan perhitungan ekonomi, efisiensi dan kemudahan penggunaanya maka penggunaan klorin merupakan metode yang paling umum digunakan.

Klorinasi

Klorinasi merupakan disinfeksi yang paling umum digunakan. Klorin yang digunakan dapat berupa bubuk, cairan atau tablet. Bubuk klorin biasanya berisi kalsium hipoklorit, sedangkan cairan klorin berisi natrium hipoklorit. Disinfeksi yang menggunakan gas klorin disebut sebagai klorinasi. Sasaran klorinasi terhadap air minum adalah penghancuran bakteri melalui germisidal dari klorin terhadap bekteri.

Bermacam-macam zat kimia seprti ozon (O3), klor (Cl2), klordioksida (ClO2), dan proses fisik seperti penyinaran sinar ultraviolet, pemanasan dan lain-lain, digunakan sebagai disinfeksi air. Dari bermacam-macam zat kimia diatas , klor adalah zat kimia yang sering dipakai karena harganya murah dan masih mempunyai daya disinfeksi sampai beberapa jam setelah pembubuhannya yaitu yang disebut sebagai residu klorin (Alaerts, 1984).

Klor berasal dari gas klor Cl2, NaOCl, Ca(OCl2) (kaporit), atau larutan HOCl (asam hipoklorit).Breakpoint chlorination (klorinasi titik retak) adalah jumlah klor yang dibutuhkan sehingga:

 semua zat yang dapat dioksidasi teroksidasi

 amoniak hilang sebagai gas N2

 masih ada residu klor aktif terlarut yang konsentrasinya dianggap perlu untuk pembasmi kuman-kuman.

Klorin sering digunakan sebagai disinfektan untuk menghilangkan mikroorganisme yang tidak dibutuhkan, terutama bagi air yang diperuntukkan bagi kepentingan domestik. Beberapa alasan yang menyebabkan klorin sering digunakan sebagai disinfektan adalah sebagai berikut:

1. Dapat dikemas dalam bentuk gas, larutan, dan bubuk.

2. Relatif murah.

3. Memiliki daya larut yang tinggi serta dapat larut pada kadar yang tinggi (7000mg/l).

4. Residu klorin dalam bentuk larutan tidak berbahaya bagi manusia, jika terdapat dalam kadar yang tidak berlebihan.

5. Bersifat sangat toksik bagi mikroorganisme, dengan cara menghambat aktivitas metabolisme mikroorganisme tersebut.

Proses penambahan klor dikenal dengan istilah klorinasi. Klorin yang digunakan sebagai disinfektan adalah gas klor yang berupa molekul klor (Cl2) atau kalsium hipoklorit [Ca(OCl2)]. Namun, penambahan klor secara kurang tepat akan menimbulkan bau dan rasa pahit.

Pada proses klorinasi, sebelum berperan sebagai disinfektan, klorin yang ditambahkan akan berperan sebagai oksidator, seperti persamaan reaksi :

H2S + 4 Cl2 + 4 H2O → H2SO4 + 8 HCl

Jika kebutuhan klorin untuk mengoksidasi beberapa senyawa kimia perairan telah terpenuhi, klorin yang ditambahkan akan berperan sebagai disinfektan. Gas klor bereaksi dengan air menurut persamaan:

Jika diperairan tidak terdapat amoniak:

Cl2 + H2O → HCl + HOCl

    V    V

H+ + Cl- H+ +ClO-

(residu bebas)

Jika di perairan terdapat amonia:

NH4+ + HClO → NH2Cl + H2O + H+

Monokloramin

NH2Cl + HClO→ NHCl2 + H2O

Dikloramin

NHCl2 + HClO→ NCl3 + H2O

Nitrogen triklorida

Reaksi kesetimbangan sangat dipengaruhi oleh pH. Pada pH 2, klor berada dalam bentuk klorin (Cl2); pada pH 2-7 , klor kebanyakan terdapat dalam bentuk HOCl; sedangkan pada pH 7,4 klor tidak hanya terdapat dalam bentuk HOCl tetapi juga dalam bentuk ion OCl-. Pada kadar klor kurang dari 1.000 mg/l, semua klor berada dalam bentuk ion klorida (Cl-) dan hipoklorit (HOCl) ,atau terdisosiasi menjadi H+ dan OCl-.

Beberapa kota besar menyadari bahwa lebih ekonomis dan aman untuk mempergunakan kalsium hipoklorit sebagai disinfektan. Bahan kimia ini bereaksi dengan air untuk membebaskan hipoklorit. Jumlah klorin yang dibutuhkan tergantung pada jumlah bahan organik dan anorganik yang berkurang di dalam air. Secara umum kebanyakan air akan mengalami disinfeksi cukup baik bila residu klorin bebas sebanyak 0,2mg/l diperoleh setelah klorinasi selama 10 menit. Residu yang lebih besar dapat menimbulkan bau yang tidak sedap, sedangkan yang lebih kecil tidak dapat menghilangkan bakteri pada air. Klorin akan sangat efektif bila pH air rendah, bila persediaan air mengandung fenol, penambahan klorin ke air akan mengakibatkan rasa yang kurang enak akibat pembentukan senyawa-senyawa klorofenol. Rasa ini dapat dihilangkan dengan menambahkan amoniak ke air sebelum klorinasi. Campuran klorin dan amoniak membentuk kloroamin, yang merupakan disinfektan yang relatif baik, walaupun tidak seselektif hipoklorit. Kloramin tidak bereaksi dengan cepat, tetapi bekerja terus untuk waktu yang lama. Karene itu, mutu disinfeksinya dapat berlanjut jauh kedalam jaringan distribusi.

Kebutuhan klorin atau chlorine demand untuk proses disinfeksi tergantung pada beberapa faktor. Klorin adalah adalah oksidator dan akan bereaksi dengan beberapa komponen termasuk komponen organik pada air. Faktor yang mempengaruhi efisiensi disinfeksi atau kebutuhan akan klorin dipengaruhi oleh jumlah dan jenis klorin yang digunakan, waktu kontak, suhu dan jenis serta konsentrasi mikroba.

Kebutuhan klorin untuk air yang relatif jernih dan pada air yang mengandung suspensi padatan yang tidak terlalu tinggi biasanya relatif kecil. Klorin akan bereaksi dengan berbagai jenis komponen yang ada pada air dan komponen-komponen tersebut akan berkompetisi dalam penggunaan klorin sebagai bahan untuk disinfeksi. Sehingga pada air yang relatif kotor, sebagian besar akan bereaksi dengan komponen yang ada dan hanya sebagian kecil saja yang bertindak sebagai disinfektan.

Residu klorin juga merupakan hal yang harus diperhatikan dalam penggunaan klorin karena kemampuannya sebagai agen penginaktivasi enzim mikroba setelah zat tersebut masuk kedalam sel mikroba. Klorin dapat bertindak sebagai disinfektan baik dalam bentuk klorin bebas maupun klorin terikat pada suatu larutan dapat dijumpai dalam bentuk asam hipoklorit atau ion hipoklorit. Klorin dalam bentuk klorin bebas dan asam hipoklorit merupakan bentuk persenyawaan yang baik untuk tujuan disinfeksi.

Penentuan Kadar Klorin

Untuk setiap unsur klor aktif seperti klor tersedia bebas dan klor tersedia terikat memiliki analisa-analisa khusus. Namun, untuk analisa di laboratorium biasanya hanya klor aktif (residu) yang ditentukan melalui suatu analisa. Klor aktif dapat dianalisa melalui titrasi iodometri ataupun melalui metode kolorimetri dengan menggunakan DPD (Dietil-p-fenilendiamin). Analisa iodometris lebih sederhana dan murah tetapi tidak sepeka DPD.

Adapun prinsip kerja dari analisa dengan menggunakan DPD adalah; Bila N,N-dietil-p-fenilendiamin (DPD) sebagai indikator dibubuhkan pada suatu larutan yang mengandung sisa klor aktif, reaksi terjadi seketika dan warna larutan menjadi merah. Sebagai pereaksi digunakan iodida (KI) yang akan memisahkan klor tersedia bebas, monokloramin dan dikloramin, tergantung dari konsentrasi iodida yang dibubuhkan. Reaksi ini membebaskan iodin I2 yang mengoksidasi indikator DPD dan memberi warna yang lebih merah pada larutan bila konsentrasi pereaksi ditambah. Untuk mengetahui jumlah klor bebas dan klor terikat maka larutan dititrasi dengan larutan FAS (Ferro Amonium Sulfat) sampai warna merah hilang. pH larutan harus antara 6,2 sampai 6,5.

Pemeriksaan klorin dalam air dengan metode DPD dianalisa dengan menggunakan alat Komparator. Yaitu berdasarkan pembandingan warna yang dihasilkan oleh zat dalam kuantitas yang tidak diketahui dengan warna yang sama yang dihasilkan oleh kuantitas yang diketahui dari zat yang akan ditetapkan, dimana kadar klorin akan dibaca berdasarkan warna yang dibentuk oleh pereaksi.

Kolorimetri

Kolorimetri merupakan cara yang didasarkan pada pengukuran fraksi cahaya yang diserap analat. Prinsipnya: seberkas sinar dilewatkan pada analat, setelah melewati analat intensitas cahaya berkurang sebanding dengan banyaknya molekul analat yang menyerap cahaya itu. Intensitas cahaya sebelum dan sesudah melewati bahan diukur dan dari situ dapat ditentukan jumlah bahan yang bersangkutan.

Kolorimetri berarti pengukuran warna, yang berarti bahwa dalam kolorimeter, sinar yang digunakan adalah sinar daerah tampak (visible spectrum), sebaliknya, spektrofotometri tidak terbatas pada pengunaan sinar dalam daerah tampak, tetapi dapat juga sinar UV dan sinar IM. Maka timbul istilah-istilah spektrofotometri UV, spektrofotometri tampak, dan spektrofotometri IM.

Variasi warna suatu sistem berubah dengan berubahnya konsentrasi suatu komponen, membentuk dasar apa yang lazim disebut analisis kolorimetrik oleh ahli kimia. Warna tersebuat biasanya disebabkan oleh pembentukan suatu senyawa berwarna dengan ditambahkannya reagensia yang tepat, atau warna itu dapat melekat dalam penyusun yang diinginkan itu sendiri.

Kolorimetri dikaitkan dengan penetapan konsentrasi suatu zat dengan mengukur absorbsi relatif cahaya sehubungan dengan konsentrasi tertentu zat tersebut.

Dalam kolorimetri visual, cahaya putih alamiah ataupun buatan umumnya digunakan sebagai sumber cahaya, dan penetapan biasanya dilakukan dengan suatu instrumen sederhana yang disebut kolorimeter atau pembanding (comparator) warna. Bila mata digantikan oleh sel fotolistrik, instrumen itu disebut kolorimetri fotolistrik. Alat kedua ini biasanya digunakan dengan cahaya putih melalui filter-filter, yakni bahan terbuat dari lempengan berwana terbuat dari kaca, gelatin, dan sebagainya , yang meneruskan hanya daerah spektral terbatas.

 Komparator Lovibond

Komparator Lovibond adalah jenis colorimeter dibuat di Britania oleh The Tintometer Ltd. Hal ini ditemukan pada abad ke-19 oleh Joseph Williams Lovibond dan versi update masih tersedia.

Sampel yang akan diuji dicampur dalam tabung gelas dengan warna reagen.Tabung gelas dimasukkan ke dalam komparator dan dibandingkan dengan serangkaian kaca berwarna sampai pertandingan terdekat mungkin ditemukan. konsentrasi sampel ditunjukkan di sebelah disk yang dipilih. Hasilnya hanya merupakan perkiraan tetapi komparator ini sangat berguna untuk pekerjaan lapangan karena portabel, kasar dan mudah digunakan.

Komparator livibond 1000 juga menggunakan deret standar kaca permanen. Cakram yang mengandung sembilan standar warna kaca itu pas pada komparator, yang dilengkapi dengan 4 ruang untuk dipasangi tabung uji kecil atau sel persegi. Cakram itu dapat berputar dalam komparator, dimana larutan dalam sel dapat diamati. Dengan berputarnya cakram, nilai standar warna yang tampak dalam lubang itu akan kelihatan pada jendela khusus.

Pustaka:

Adiwisastra, A. 1989. Sumber, Bahaya serta Penanggulangan Keracunan. Penerbit Angkasa. Bandung.

Alaerts, G dan Sumestri, S. 1984. Metoda Penelitian Air.Usaha Nasional : Surabaya.

Linsley R.K. dan Franzini J. 1991. Teknik Sumber Daya Air. Jakarta: Erlangga.

MacDougall, J.A. 1994. Ekspose Pencemaran di Sumut. Diakses U.S. Department Of Health and Human Services. 2007. Clorine


PROSES PENGOLAHAN TREATED WATER SEBAGAI BAHAN BAKU CARBONATED SOFT DRINK

PROSES PENGOLAHAN TREATED WATER SEBAGAI BAHAN BAKU CARBONATED SOFT DRINK

            Air merupakan suatu kebutuhan yang tidak dapat ditinggalkan untuk kehidupan manusia  karena air diperlukan untuk berbagai macam kegiatan seperti minum, pertanian, industri, perikanan dan rekreasi. Air yang dapat diminum dapat diartikan sebagai air yang bebas dari bakteri  yang berbahaya dari ketidakmurnian secara kimiawi. Air yang kita minum dapat dijadikan sebagai minuman yang berkarbonasi atau lainya. Masalah air baku untuk industri air minum menjadi sangat penting karena kualitas air minum yang dipengaruhi oleh kualitas air baku tersebut akan berpengaruh kepada kesehatan masyarakat yang mengkonsumsinya. Air minum memerlukan persyaratan yang ketat karena air minum itu langsung berhubungan dengan proses biologis tubuh yang dapat menentukan kualitas kehidupan manusia. Lebih dari 70% tubuh terdiri dari air dan lebih dari 90% proses biokimiawi tubuh memerlukan air sebagai mediumnya. Bila air minum manusia itu tidak berkualitas baik, maka jelas akan menganggu proses biokimiawi tubuh dan mengakibatkan gangguan fungsional.

Dalam pengolahan air tersebut mempunyai berbagai cara dalam pengolahannya , baik dari limbah hasil produksi yang di olah kembali melalui WWTP ( Waste Water Treatment Plant ) dimana air dari limbah MCK atau air yang berasal dari produksi yang tidak sesuai dengan standart dari perusahaan di buang dan akan menuju tempat pengolahan limbah tersebut atau juga dari WTP (Water Treatment Plant ) dimana air yang berasal dari sumur bor yang mempunyai kedalaman 125-220 meter diolah terlebih dahulu di dalam WTP tersebut. Di dalam proses pengolahan air ini banyak di pakai reagen – reagen kimia yang mempunyai pengaruh yang baik terhadap pemakaian nya. Dalam pembuatan CSD ini menggunakan treated water sebagai bahan baku yang perlu diolah dahulu sbelum digunakan.

Air merupakan bahan baku utama dalam industri ini sehingga kualitasnya harus tetap dijaga agar menghasilkan produk-produk yang bagus. Kebutuhan air diperoleh dari air tanah yang diambil dari sumur bor       ( deep well ) yang kedalamannya kurang lebih 100 meter mempunyai Surat Izin Pengambilan Air ( SIPA ) yang sah menurut hukum untuk mengambil air dengan kedalaman 80-100 meter dari permukaan tanah.

            Macam-macam air yang digunakan:

  • Raw water

Raw water merupakan air baku yang diperoleh langsung dari sumur yang ditampung dalam reservoir
tank untuk dilakukan proses selanjutnya.

  • Treated water

Treated water merupakan air hasil dari proses pengolahan air yang siap digunakan untuk produksi dan pembuatan minuman ringan.

  •  Soft water

Soft water merupakan air yang mengalami pelunakan dengan cara menghilangkan atau mengurangi kadar Mg2+ dan Ca2+. Soft water ini dibedakan menjadi dua yaitu:

a.      Chlorined soft water

Soft water yang ditambahkan klorin 1-5 ppm yang digunakan dalam proses pencucian atau pembilasan kemasan di bottle washer.

b.      Non-chlorined soft water

      Soft water yang tidak ditambahkan klorin yang digunakan dalam proses boiler, conveyer, lubricant, evacond, dan cooling tower frestea.

  •   Soft treated water

Soft treated water merupakan treated water yang telah dilunakkan dengan cara menghilangkan atau mengurangi kadar Mg2+ dan Ca2+ dalam air. 

TREATED WATER

Tahap – tahap proses pengolahan treated water adalah sebagai berikut :

a.  Pengambilan air dari Deep Well (sumur)

         Air dari Deep Well selalu diuji kualitasnya (Water Flow Rate  liter/menit    dan Full Analysis External Laboratory). Pengambilan air dari Deep Well melalui proses Blending (Buffer Tank) dari berbagai sumber air yang kemudian dimasukkan dalam satu tempat. Adapun  tujuannya adalah agar raw water yang terambil dari berbagai sumur dapat homogen. Kemudian dilanjutkan dengan proses aerasi (Cooling Tower). Hal ini bertujuan untuk mengoksidasi ferro menjadi ferri sehingga dapat mengendap. Hasil aerasi yang mengendap kemudian ditampung di reservoir tank supaya aliran stabil.

b.   Reservoir Tank

Air di reservoir tank ditambah dengan Ca(OCl)2 sebanyak 1-3 mg/liter. Penambahan Free-chlorine Ca(OCl)2 ini bertujuan mengoksidasi mineral yang ada pada raw water (air baku) dan untuk mencegah perkembangan mikroorganisme. Selain itu dapat mengendapkan kotoran-kotoran yang terdapat di dalam air.

c.   Floculator     

Air yang telah ditampung di reservoir tank kemudian dialirkan ke floculator. Di dalam floculator dilakukan penambahan bahan-bahan kimia seperti :

  •  Penambahan lime (Ca(OH)2) 8%

Proses penambahan lime berfungsi sebagai penstabil dan dapat mengubah kalsium bikarbonat dan magnesium bikarbonat atau garam lain yang larut dalam air menjadi kalsium karbonat dan magnesium karbonat yang tidak larut dalam air. Garam-garam tersebut dapat menimbulkan kesadahan air, sehingga dapat mempercepat pembentukan flok yang lebih besar.

Reaksi:

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2              2CaCO3      + 2H2O

Mg(HCO3)2 +Ca(OH)2             MgCO3    + CaCO3 + 2H2O

  • Penambahan Ferro Sulfat (FeSO4)20%

 Merupakan senyawa floculant, yaitu senyawa yang dapat membantu pembentukan kalsium karbonat dan magnesium karbonat. Penambahan bahan floculant ini untuk mempercepat pembentukan flock (kotoran yang ada di dalam air) yang lebih besar. FeSO4 mempunyai pH > 7,7 sehingga berfungsi sebagai koagulan bersama lime dan dapat menurunkan kesadahan.

Reaksi :

Penambahan FeSO4 dalam air sadah:

Ca(HCO3)2 + FeSO4         Fe(OH)2 + CaSO4 + 2CO2

FeSO4  bereaksi dengan lime

FeSO4 + Ca(OH)2         Fe(OH)2 + CaSO4

4 Fe(OH)2 + 2H2O + O2       4 Fe(OH)3

  • Penambahan Chlorine Ca(OCl)2 5%.

Penambahan Ca(OCl)2 sebagai desinfektan untuk menjaga agar mikroorganisme tidak dapat berkembang. Konsentrasi chemical (chemical dose rate) floculant disesuaikan dengan kondisi raw water dengan tujuan supaya proses flokulasi berjalan sempurna.

Reaksi :

Ca(OCl)2 + H2O        2HOCl + Ca

Pada pH netral (pH=7) HOCl mengalami disosiasi menjadi bentuk ion-ionnya

HOCl          H+ + OCl

Ion hipoklorit (OCl) ini yang menjadi racun bagi mikroorganisme patogen. Didalam tangki reaktor ditambahkan bahan-bahan kimia kemudian dicampur sehingga reaksi berjalan sempurna. Bahan-bahan yang ditambahkan adalah Lime (Ca(OH)2) 8%, Ferro sulfate (FeSO4) 20%, dan Chlorine (Ca(OCl)2) 5%. Pencampuran bahan-bahan tersebut dipercepat dengan bantuan mixer dengan kecepatan 24 rpm/menit. Jika kecepatan pengadukan terlalu cepat maka partikel-partikel pembentuk flok akan pecah, sedangkan apabila terlalu lambat maka proses pembentukan flok akan terlalu lama.

Reaksi-reaksi yang terjadi didalam floculator adalah :

1.      Koagulasi

            Koagulasi adalah proses penggumpalan partikel koloid yang halus dan membentuk endapan menjadi partikel yang lebih besar sehingga mudah dipisahkan. Koagulasi dapat terjadi secara fisik atau secara kimia. Secara fisik yaitu dengan pengadukan dan secara kimia seperti penambahan elektrolit, pencampuran koloid yang berbeda muatan dengan penambahan tawas (Al(SO4)3), ferro sulfat (FeSO4), natrium aluminat (NaAlO2), dan ferri klorida (FeCl3).

            Proses koagulasi di PT. Coca Cola Bottling Indonesia Central Java menggunakan ferro sulfat
sebagai koagulan. Penambahan Ferro sulfat ini membantu mengubah kalsium bikarbonat yang larut dalam air menjadi kalsium karbonat yang tidak dapat larut dalam air sehingga mengendap dan mudah dipisahkan.

Faktor yang mempengaruhi proses koagulasi adalah pH dari sistem, flowrate chemical dan proses pencampuran (mixing).

  • Air  mempunyai alkalinitas dalam Ca(HCO3)2 yang dapat bereaksi dengan koagulan, sehingga FeSO4 akan bereaksi dengan Ca(HCO3)2 didalam air namun reaksinya lambat

   Ca(HCO3)2 + FeSO4          Fe(OH)2     +   CaSO4 + 2CO2

2.      Desinfektan

            Penambahan chlorine Ca(OCl)2
berfungsi sebagai desinfektan (untuk membasmi mikroorganisme). Keuntungan dari penggunaan chlorine /kaporit yaitu: murah, mudah didapat dan mudah dalam penanganannya. Reaksi air yang efektif yaitu  pada pH=7 mengalami disosiasi dari HOCl :

HOCl → H+ + OCl

Ion hipoklorit inilah yang menjadi racun bagi mikroorganisme patogen. Banyaknya air, ferrosulfate, lime, dan chlorine diukur dengan flowrate water dan Chemical Dose Rate (ml/mnt). Air dari flokulator mengalir ke settling tank secara over flow.

3.      Alkalinity  Reduction

            Alkalinity Reduction diperlukan jika alkalinitas dari air baku adalah 85 ppm atau lebih. Alkalinitas ditunjukkan oleh adanya bikarbonat, karbonat, dan hydroxid terlarut dalam air. Alkalinity Reduction adalah merubah alkalinitas yang terlarut menjadi bentuk alkalinitas yang tidak terlarut (endapan) dengan menambahkan senyawa alkali. Senyawa alkali yang ditambahkan adalah lime  Ca(OH)2.

Reaksi :

  •  Calsium Alkalinity

            Ca(HCO3)2   +            Ca(OH)2          →     2CaCO3     +        2H2O

            Calsium bicarbonat   Calsium hydroxid     Calsium carbonat   Air

  •   Magnesium Alkalinity

Mg(HCO3)2     +   Ca(OH)2       →   MgCO3    +   CaCO+  2H2O

Magnesium         Calsium                Magnesium    Calsium     Air

bicarbonat          hydroxid               carbonat        carbonat 

MgCO3      +  Ca(OH)2      →      Mg (OH)2 +   CaCO3

Magnesium    Calsium                 Magnesium    Calsium

carbonat        hydroxid                hydroxid        carbonat

d.   Settling Tank

      Settling tank bertujuan memisahkan dan mengendapkan padatan yang terbentuk dalam proses flokulasi. Settling tank dilengkapi dengan Lamella yang berbentuk seperti sarang lebah yang berfungsi sebagai penangkap partikel-partikel padat sehingga proses pemisahan antara endapan dengan air menjadi sempurna. Dari settling tank air mengalir ke break tank, yang mempunyai tujuan mengendapkan sisa flock yang masih ada dengan sempurna, dan menambah waktu kontak dengan chlorine. Di dalam settling tank setiap 4 jam atau saat operasional dilakukan pemeriksaan yang meliputi apperance/odor (normal), turbidity < 0,5 NTU, P-alkalinity, M-alkalinity < 85 ppm, A-alkalinity (A=2P-M) 5-27 ppm, TH (total hardness) < 100 ppm, Fe    < 0,1 ppm , Free chlorine 1-3 ppm, filtrat jernih. Air yang jernih akan meluap ke atas (over flow) dan mengalir ke break tank kemudian menuju sand filter.

e.     Filtrasi dengan Sand Filter

      Untuk menyempurnakan proses pemisahaan flock yang masih terbawa dilakukan penyaringan melalui sand filter dengan menggunakan silica sand yang memiliki keuntungan yaitu mudah dan efektif. Selanjutnya ditampung pada storage tank dengan tujuan menstabilkan aliran dan penyimpanan air sementara. Sebelum masuk ke dalam storage tank dilakukan pemeriksaan setiap 4 jam atau saat operasional yang meliputi apperance/odor (normal), turbidity (< 0,5 NTU), Palkalinity, M-alkalinity (< 85 ppm), A-alkalinity (A=2P-M), TH (<100 ppm), Fe < 0,1 ppm, pH 6-12,5 dan Free chlorine 1-3 ppm.

      Bila turbidity (> 0,5 NTU) dan DP > 0,5 Bar maka akan dilakukan back wash yang merupakan proses pencucian media filter dengan cara mengalirkan air bertekanan tinggi dengan arah berlawanan dengan filtrasi normal. Back wash berfungsi untuk melepaskan kotoran dan partikel jenuh yang terikat sampai nilai turbidity stabil. Backwash pada sand filter dilakukan apabila selisih tekanan inlet dan outlet (∆P) maksimal 0,5 Bar atau turbidity maksimal 0,5 NTU. Storage tank berperan pada saat back wash dan sanitasi pipa serta berperan sebagai pemasok air apabila dalam pengolahan sebelumnya terjadi masalah sehingga proses produksi dapat terus berlangsung.
Air yang telah di back wash masih dapat digunakan maka akan di rinsing dan kembali ke flokulator. Backwash sand filter dinyatakan baik apabila hasil akhirnya sudah jernih secara visual (kejernihan inlet dan outlet sama).

f.       Storage Tank

Setelah dilakukan filtrasi dan telah dilakukan pemeriksaan, kemudian air ditampung di storage tank untuk penstabil aliran dan sebagai penyimpanan air sementara.

g.      Carbon Purifier

      Purifikasi (pemurnian) dengan active carbon dilakukan dengan tujuan untuk menghilangkan chlorine dan membebaskan warna, rasa dan bau asing. Karbon aktif pertama kali menonjol karena kegunaannya sebagai absorben dalam topeng gas pada perang dunia I. karbon ini merupakan dekomposisi kayu yang dapat menyingkirkan bahan-bahan berwarna. Luas permukaan yang lebih besar dibandingkan arang kayu menjadikan karbon aktif lebih efisien sebagai filter.

      Kemudian air tersebut diperiksa berdasarkan parameter, diantaranya: apperance/odor (normal), turbidity (< 0,5 NTU), P-alkalinity, M-alkalinity      (< 85 ppm), A-alkalinity  (A=2P-M) 5-27 ppm, TH (<100 ppm), Fe < 0,1 ppm. Bila kondisi karbon sudah terlalu jenuh, Cl bisa lolos dari penyerapan karbon sehingga perlu pengaktifan karbon lagi dengan steaming menggunakan temperatur tinggi T >880C. Setelah keluar dari carbon purifier air telah siap di konsumsi tanpa proses pemasakan lagi dan siap digunakan untuk proses produksi minuman berkarbonasi.
Backwash pada carbon purifier dilakukan mingguan. Backwash dilakukan dengan mengalirkan air bertekanan tinggi dan arah aliran berlawanan dari proses filtrasi dengan aliran lebih besar. Backwash menggunakan air dipompa dari break tank untuk sand filter dan storage tank untuk carbon purifier.
Air dari backwash carbon purifier tidak ada yang dibuang. Air tersebut dialirkan kembali ke settling tank. Sedangkan untuk backwash carbon purifier dinyatakan baik apabila turbidity akhir < 0,5 NTU.

h.      Micron Filter

      Polishing Filtration merupakan proses penyaringan air dengan menggunakan polisher yaitu filter dengan ukuran 5 mikron yang berada pada Water Treatment Plant dan 1 mikron berada pada in line. Polishing (penyaringan) digunakan untuk menyaring partikel-partikel halus yang dimungkinkan dari carbon purifier. Proses ini merupakan treatment terakhir dalam proses pengolahan treated water yang digunakan untuk produksi sparkling beverage. Fungsi dari polisher ini adalah untuk menghilangkan partikel karbon aktif dan partikel kecil yang berukuran lebih dari 1 mikron.

DIAGRAM ALIR


DAFTAR PUSTAKA

Pramesti, Sinta Tunggal. 2009. Proses PengolahanTreated WatersebagaiBahan Baku Pembuatan CSD [terhubungberkala] http://chemistryholic09.webnode.com/news/proses-pengolahan-treated-water-sebagai-bahan-baku-pembuatan-csd/ (15 Sepetember 2011).


Chlorinasi Air Baku

Chlorinasi Pada Air Baku

Chlorinasi adalah pemberian senyawa chlor pada air sebagai desinfektan. Senyawa chlor yang banyak digunakan di Indonesia adalah gas chlor dan kaporit (Sutrisno, 2006, p.63).

Proses pembubuhan chlor tergantung pada keadaan air bakunya dan kegunaan air setelah diproses (Sutrisno, 2006, p.63), yakni :

  • Chlorinasi sederhana (simple or marginal chlorination)

Dosis chlor yang diberikan hanya kira-kira 0,2-0,5ppm, untuk tahapan proses selanjutnya dipelukan kadar maksimal 0,1 ppm sebelum diproses dalam pelunakan air maupun proses filtrasi RO karena sifat oksidatif chlorin mampu merusak resin atau filter membran. Kadar chlorin dapat berkurang dengan absobsi dari filter carbon active ataupun chlorin scavenger sodium meta bisulfite.

Cara ini tidak dapat dilakukan kalau air bakunya mengandung banyak zat organik.

  • Chlorinasi dibantu dengan amonia (Chloramination)

Cara ini digunakan jika air bakunya mempunyai rasa dan bau yang melampaui batas, karena amonia berfungsi untuk memperbaiki bau dan rasa yang timbul pada saat chlor bereaksi dengan zat-zat organik atau pada saat pembubuhan chlor terlalu banyak. Waktu kontak yang dibutuhkan adalah selama dua jam. Amonia dapat ditambahkan sebelum atau sesudah chlorinasi. Jika chlor diberikan terlebih dahulu untuk membunuh kuman- kuman, dan untuk menghilangkan bau dan rasa diberikan pada amonia. maka sisa chlornya akan berakhir lama karena senyawa amonia dapat mengikat chlor sehingga membutuhkan waktu yang lebih lama hingga sisa chlor benar-benar hilang. Amonia dapat diberikan dalam bentuk senyawa ammonium sulfate atau gas.a


Standar Kualitas Air Bersih

Standar Kualitas Air Bersih

AM 2

Standar air bersih yang layak untuk dikonsumsi khususnya untuk Food and Beverages Department secara garis besar adalah suhu normal, tidak bewarna, tidak berbau, tidak berasa, pH berkisar antara 6,5-9,0, dan tidak melebihi ambang batas kesadahan air/ water hardness.

Warna

Warna air dicantumkan dalam standar persyaratan kualitas air bersih adalah bahwa (Sutrisno, 2006, p.28) :

  1. Air yang berwarna akan mengurangi segi estetika dan tidak diterima oleh masyarakat
  2. Tidak diterimanya air minum yang berasal dari penyediaan air minum, akan menimbulkan kekhawatiran bahwa masyarakat akan mencari sumber air lainnya yang mungkin kurang ”safe”
  3. Dengan ditetapkannya standar warna sebagai salah satu persyaratan kualitas, diharapkan bahwa semua air minum yang akan diberikan kepada masyarakat akan dapat langsung diterima oleh masyarakat.

Bau dan Rasa

Efek kesehatan yang dapat ditimbulkan oleh adanya bau dan rasa dalam air adalah (Sutrisno, 2006, p.30) :

  1. Serupa dengan unsur warna, dengan air minum yang berbau dan berasa ini, masyarakat akan mencari sumber lain yang kemungkinan besar tidak ”safe”
  2. Ketidaksempurnaan usaha menghilangkan bau dan rasa pada cara pengolahan yang dilakukan, dapat menimbulkan kekhawatiran bahwa air yang terolah secara tidak sempurna itu masih mengandung bahan-bahan kimia yang bersifat toksis.

Derajat keasaman (pH)

Menurut Sutrisno (2006, p.32), pH adalah istilah yang digunakan untuk menyatakan intensitas keadaan asam atau basa suatu larutan. pH merupakan salah satu faktor yang harus diperhatikan karena derajat keasaman air akan sangat mempengaruhi aktivitas pengolahan air yang akan dilakukan selanjutnya, misal : pelunakan air dan dalam pencegahan korosi.

Pengaruh yang menyangkut aspek kesehatan dalam hal pH ini adalah bahwa pH < 6,5 dan pH >9,2 akan dapat menyebabkan korosi pada pipa air, dan dapat menyebabkan beberapa senyawa kimia (misal : karat dari pipa yang ikut mengalir bersama air) berubah menjadi racun yang mengganggu kesehatan (Sutrisno, 2006).

Kesadahan air ( Water Hardness )

Ada beberapa pengertian tentang keadahan air, yaitu :

  • Kesadahan air adalah kandungan mineral-mineral tertentu di dalam air, umumnya ion kalsium (Ca) dan magnesium (Mg) dalam bentuk garam karbonat.
  • Sedangkan menurut Jurnal Nasional (2007), kesadahan air adalah kandungan mineral-mineral tertentu di dalam air, umumnya ion kalsium (Ca) dan magnesium (Mg) dalam bentuk garam karbonat. Selain ion kalsium dan magnesium, penyebab kesadahan juga bisa merupakan ion logam lain maupun garam-garam bikarbonat dan sulfat. Air sadah tidak berbahaya untuk diminum, namun dapat menyebabkan beberapa masalah, ini terjadi karena kandungan ionnya yang tinggi.

Air Sadah sendiri menurut Daftar Istilah Lingkungan hidup yang ada di Wikipedia merupakan air yang mengandung ion alkali tanah dengan konsentrasi tinggi dan biasanya berasal dari penghanyutan defosit kapur; dikatakan tinggi jika kandungan CaCO3 lebih dari 100 mg per liter.

Ciri-ciri Air Sadah (Wikipedia, para 2), yaitu :

  • Dapat menyebabkan pengendapan mineral, yang menyumbat saluran pipa dan kran air.
  • Menyebabkan pemborosan sabun di rumah tangga karena jika kesadahan air tinggi maka akan sulit sekali berbusa sehingga diperlukan sabun yang banyak untuk mendapatkan busa sesuai keinginan.
  • Air sadah yang bercampur sabun dapat membentuk gumpalan scum yang sukar dihilangkan.
  • Dalam industri, kesadahan air yang digunakan diawasi dengan ketat untuk mencegah kerugian. Misal: Bila kesadahan air tinggi, maka akan menyebabkan pipa air cepat berkarat dan keropos hingga perlu diganti sebelum waktunya. Jika hal ini terjadi terus-menerus, maka industri akan mengalami kerugian.
  • Untuk menghilangkan kesadahan biasanya digunakan berbagai zat kimia (contoh : gas klorin) ataupun dengan menggunakan mesin penukar ion.

Syarat mikrobiologik :

Air minum tidak boleh mengandung bakteri-bakteri penyakit (patogen) sama sekali dan tidak boleh mengandung bakteri-bakteri golongan coli melebihi batas yang telah ditentukan yaitu 2 coli/100ml untuk koliform tinja. Air yang mengandung golongan Coli dianggap telah terkontaminasi dengan kotoran manusia. Maka dalam pemeriksaan mikrobiologik tidak langsung diperiksa apakah air itu mengandung bakteri patogen, tetapi diperiksa dengan indikator bakteri golongan Coli (Sutrisno,2006,p.23).

Menurut Litbang_DepkesRI, 2006, ciri-ciri air yang layak minum adalah :

1) Jernih, tidak berbau, tidak berasa dan tidak berwarna.

2) Bebas unsur-unsur kimia yang berbahaya seperti besi (Fe), seng (Zn), raksa (Hg) dan mangan (Mn).

3) Tidak mengandung unsur mikrobiologi yang membahayakan seperti koliform tinja dan total koliform.

4) Suhunya sebaiknya sejuk dan tidak panas sesuai dengan suhu tubuh manusia.