Air merupakan
salah satu sumber daya alam yang sangat dibutuhkan oleh manusia, hewan dan tumbuhan.
Limbah cair merupakan unsur pencemaran yang sangat potensial bagi lingkungan
air. Unsur tersebut dapat membahayakan baik terhadap manusia maupun kehidupan
biota air. Oleh karena itu, pengolahan limbah cair menjadi semakin penting
artinya sebagai bagian dari upaya manusia untuk mengamankan sumber-sumber air
yang sangat dibutuhkan mengingat air tersebut sangat terbatas. Di dalam limbah
cair terkandung zat-zat pencemar dengan konsentrasi tertentu yang bila dimasukkan
ke bahan air dapat mengubah kualitas airnya.Industri jamu merupakan salah satu
industri yang banyak menghasilkan limbah cair. Limbah cair industri jamu mengandung
bahan organik dan bahan berbahaya lainnya yang berasal dari bahan baku tanaman obat yang
dipakai. Kehadiran fenol dan turunannya misalnya, pada badan air memiliki efek
serius terhadap kehidupan mikroorganisme meskipun pada konsentrasi yang
relative rendah.
Industri jamu
X di Semarang menghasilkan limbah cair
jamu dengan datadata negatif. Hal ini masih sangat jauh dari ambang batas yang
ditentukan pemerintah Provinsi Jawa Tengah sehingga dalam upaya mengatasi permasalahan
yang ditimbulkan oleh limbah cair, maka proses pengolahan limbah wajib
dilakukan sebelum limbah tersebut dibuang ke badan perairan. Hingga saat ini pengolahan
limbah industri jamu dilakukan dengan proses kimia-fisika yaitu dengan penambahan
koagulan, aerasi dan sedimentasi. Meskipun dapat mengurangi kandungan COD pada
limbah, kadar COD limbah yang keluar dari unit pengolahan limbah tersebut masih
cukup tinggi. Limbah cair jamu yang merupakan limbah organik dengan COD tinggi
yang dapat diolah secara biologis menggunakan lumpur aktif. Mikroba yang
terdapat pada lumpur aktif dapat menurunkan kadar COD limbah dengan
memanfaatkan limbah tersebut sebagai nutrisi. Bakteri yang digunakan merupakan
kultur campuran atau biakan murni. Untuk mendapatkan bakteri dengan biakan
murni akan menambah biaya. Karena
pertimbangan ekonomis tersebut maka digunakanlah Activated Sludge/ Lumpur Aktif
dengan biakan campuran. Limbah cair mempunyai efek negative bagi lingkungan karena
mengandung zat-zat beracun yang mengganggu keseimbangan lingkungan dan
kehidupan makhluk hidup yang terdapat di dalamnya.
Pengolahan Limbah Cair
Pengolahan limbah cair bertujuan
untuk menghilangkan atau menyisihkan kontaminan. Kontaminan dapat berupa
senyawa organik yang dinyatakan oleh nilai BOD, COD, nutrient, senyawa toksik,
mikrorganisme pathogen, partikel non biodegradable, padatan tersuspensi maupun
terlarut. Kontaminan dapat disisihkan dengan pengolahan fisik, kimia maupun biologi
(Metcalf & Eddy,2004).
Pengolahan Limbah Cair secara Biologi
Hampir semua jenis limbah cair
dapat diolah secara biologi bila dilakukan melalui analisis dan kontrol lingkungan yang benar.
Proses pengolahan biologi merupakan proses pengolahan air limbah dengan memanfaatkan
aktivitas pertumbuhan mikroorganisme yang berkontak dengan air limbah, sehingga
mikroorganisme tersebut dapat menggunakan bakteri organik pencemar yang ada sebagai
bahan makanan dalam kondisi lingkungan tertentu dan mendegradasi atau menstabilisasinya
menjadi bentuk yang lebih sederhana (Metcalf & Eddy, 2004).
Umumnya bakteri
merupakan mikroorganisme utama dalam proses pengolahan biologi. Karakteristik
mereka beragam dan kebutuhan lingkungan yang sederhana membuat mereka dapat
bertahan pada lingkungan air limbah. Perlu diperhartikan bahwa mikroorganisme
lain juga dapat ditemukan pada lingkungan pengolahan air limbah namun
peranannya dalam oksidasi materi organik relatif kecil. Proses pengolahan
biologi juga dapat dibagi berdasarkan media pertumbuhan mikroorganismenya, yaitu
:
a. Suspended growth atau pertumbuhan tersuspensi, mikroorganisme berada dalam
keadaan tersuspensi di air limbah seperti pada reaktor lumpur akif atau kolam
oksidasi.
b. Attached growth atau
pertumbuhan terlekat, mikroorganisme tumbuh terlekat pada media pendukung yang
berada di dalam air limbah. Media pendukung ini dapat berupa media pendukung
yang bergerak (rotating biological contactor, fluidized bed, rotortogue), diam
(trickling filter, baffled reactor), terendam (fluidized bed) maupun tidak
terendam (trickling filter).
c. Kombinasi dari suspended dan
attached growth. Secara keseluruhan, tujuan pengolahan limbah secara biologis
pada limbah domestik ialah (1) Mengubah (mengoksidasi) unsure terlarut dan
partikel biodegradable ke dalam bentuk akhir yang cocok (2) Menangkap dan
menggabungkan padatan tersuspensi dan padatan koloid yang sulit diendapkan pada
lapisan biofilm (3) Mengubah atau menghilngkan nutrien, seperti nitrogen dan
fosfor (4). Pada beberapa kasus, menghilangkan unsur dan senyawa trace organik
spesifik. (Metcalf & Eddy, 2004).
Gambar 2. Skema Diagram pengolahan Biologi
Beberapa
limbah Industri dengan kadar COD dan BOD tinggi lebih efektif diolah dengan
menggunakan proses anaerob. Pengolahan limbah anaerob adalah sebuah metode
biological untuk peruraian bahan organik atau anorganik tanpa kehadiran oksigen. Produk akhir dari degradasi anaerob
adalah gas, paling banyak metana (CH4), karbondioksida (CO2), dan sebagian kecil
hidrogen sulfide (H2S) dan hydrogen (H2). Proses yang terlibat adalah fermentasi
asam dan fermentasi metana. Dalam proses anaerob ini peruraian bahan organik
dilakukan oleh mikroorganisme. Mikroorganisme tersebut dibagi dalam dua
kelompok yaitu kelompok 1 yang menghidrolisa dan memfermentasi komponen organik
kompleks menjadi komponen organik sederhana seperti asam asetat dan asam propionat.Kelompok
bakteri ini terdiri dari bakteri anaerob dan fakultatif yang disebut pembentuk
asam. Kelompok II adalah mikroorganisme yang mengubah asam organik yang
dibentuk oleh kelompok I menjadi gas methane dan gas CO2 . Bakteri ini disebut
pembentuk methane. Beberapa kelompok bakteri anaerob dan fakultatif yang lain memenfaatkan
macam-macam ion inorganik yang ada dalamlumpur seperti bakteri mereduksi ion
sulfat (SO42-) menjadi ion sulfit (S2-) dan mereduksi Nitrat (NO3-) nenjadi
nitrogen (N2).
Sistem
pengolahan limbah secara anaerob dijaga kestabilannya agar proses berjalan
secara effisien dengan cara mempertahankan keseimbangan antara bakteri pembentuk
asam dan methane. Reaktor harus bebas dari oksigen dan logam berat pada
konsentrasi tertentu. pH lingkungan harus dijaga agar berada pada rentang 6.67.6
dengan penambahan alkalinitas (CaCO3 atau dolomit) (Metcalf & Eddy, 2004).
Activated Sludge (Lumpur
Aktif) Sistem lumpur aktif adalah sistem yang paling banyak digunakan dalam pengolahan
limbah cair (Sutapa DAI, 2000). Di dalam limbah yang mengandung bahan organik
terdapat zat-zat yang merupakan makanan dan kebutuhan-kebutuhan lain bagi
mikroorganisme yang akan digunakan dalam proses lumpur aktif. Proses lumpur
aktif adalah salah satu proses pengolahan air limbah secara biologi, yang pada
prinsipnya memanfaatkan mikroorganisme yang mampu memecah bahan organik dalam
limbah cair. Proses lumpur aktif adalah proses dimana limbah cair dan lumpur
aktif dicampur dalam satu reaktor.
Salah satu
parameter yang sering digunakan dalam pengolahan limbah cair sistem lumpur
aktif adalah Mixed Liquor Suspended Solids (MLSS). Mixed liquor suspended
solids adalah jumlah dari bahan organik dan mineral berupa padatan terlarut,
termasuk mikroorganisme di dalam mixed liquor(Sutapa DAI, 1999).
Pada sistem
lumpur aktif aliran kontinyu (terus menerus limbah yang masuk) pertumbuhan
mikroorganismenya sangat berbeda dengan sistem aliran periodik (misal bacth
reactor). Dimana pada aliran terus menerus subtrat ditambahkan kontinyu pada
debit Q pada reaktor dengan volume V dan mengandung konsentrasi biomassa X.
Penambahan nutrien, parameter lingkungan seperti kadar oksigen, temperatur, dan
pH pada dasarnya terkontrol (Sutapa DAI, 1999).
Komponen
biologis lumpur aktif terdiri dari berbagai macam organisme. Bakteri, fungi,
protozoa merupakan komponen biologis, massa biologis dari lumpur aktif. Proses
pengolahan limbah secara biologi adalah cara yang memanfaatkan mikroorganisme
untuk menguraikan material yang terkandung di dalam air limbah. Mikroorganisme
sendiri selain menguraikan dan menghilangkan kandungan material, juga
menjadikan material yang terurai tadi sebagai tempat berkembang biaknya, Metodologi
penelitian menggunakan lumpur aktif adalah merupakan proses pengolahan air
limbah yang memanfaatkan proses mikroorganisme tersebut (Metcalf & Eddy,
2004).
Faktor-faktor yang Mempengaruhi Pengolahan Limbah Cair dengan Lumpur
Aktif
- Oksigen
Oksigen
dibutuhkan ketika pengolahan terhadap air limbah dilakukan secara aerob. Tetapi
untuk proses anaerob, kehadiran oksigen pada reaktor pengolahan limabh tidak
diperbolehkan sehingga mikroorganisme yang digunakan untuk mendegradasi limbah
adalah bakteri anaerob yang tidak membutuhkan oksigen.
- Nutrisi
Mikroorganisme
akan menggunakan bahan-bahan organik yang terkandung dalam limbah cair sbagai
makanannya, tetapi ada beberapa unsur kimia penting yang banyak digunakan
sebagai nutrisi untuk pertumbuhan bakteri sehingga pertumbuhan bakteri optimal.
Sumber nutrisi tersebut antara lain :
~ Makro
nutrient ~
Mikro nutrient
- Komposisi
organisme
Komposisi
mikroorganisme dalam lumpur aktif sangat
menentukan baik atau tidaknya proses pengolahan yang dilakukan. Kondisi yang
paling baik untuk pengolahan limbah dengan lumpur aktif adalah apabila populasi
mikroorgamisme yang dominan adalah free ciliata diikuti dengan stalk ciliata dan terdapat beberapa rotifera.
- pH
Kondisi pH
lingkungan sangat berperan dalam pertumbuhan mikroorganisme terutama bakteri
karena derajat keasaman atau kebasaan akan mempengaruhi aktivitas enzim yang
terdapat dalam sel bakteri. pH optimum untuk pertumbuhan bagi kebanyakan
bakteri adalah antara 6.5- 7.5. Pergeseran pH dalam limbah cair dapat diatasi
dengan larutan H2SO4 atau NaOH maupun larutan kapur.
- Temperatur
Pengaruh
temperatur untuk pertumbuhan mikroorganisme terutama bakteri adalah terhadap
proses kerja enzim yang berperan dalam sintetis bahan-bahan organik terlarut
dalam limbah cair. Temperatur optimal dalam proses lumpur aktif untuk pertumbuhan bakteri adalah 32-360C
(Hammer, Mark J, 1931).
Mikroorganisme dalam Lumpur Aktif
Flok lumpur aktif mengandung
sel-sel bakteri baik itu anorganik maupun organik. Ukuran flok ini bervariasi
dari < 1µm (ukuran sel bakteri) hingga 1000 µm atau lebih.
(a)
Bakteri
Merupakan
komponen utama dari flok lumpur aktif, lebih dari 300 jenis bakteri hidup dalam
sistem lumpur aktif. Bakteri-bakteri tersebut mendegradasi bahan-bahan organik
dan mentransformasi nutrien. Jenis umum yang sering ditemukan dalam lumpur
aktif adalah Zooglea, Pseudomonas, Flavobacterium, Alkaligenes, Bacillus,
Achromobacter, Corynebacterium, Comomonas, Brevibacterium, dan Acenetobactes
juga Sphaerotillus, seperti Beggiatoa, dan
Vitreoscilla.
(b)
Fungi
Yang umum
ditemukan adalah Geotrichum, Penicilium,
Chephalos porium, Clados porium, dan Alternaria.
(c)
Protozoa
Merupakan
predator dari bakteri pada suatu sistem pengolahan air limbah menggunakan
lumpur aktif seperti halnya yang terjadi di lingkungan alami Ruang Pemasukan
Ruang Pengeluaran Lumpur Anaerobik
d)
Rotifera
Paling umum
ditemukan adalah jenis Bdelloidea (e.g. Philodina spp.) dan Lecane Monogononta
(e.g. spp) (Sutapa DAI, 1999).
Reaktor Bersekat Anaerobik
Pengolahan
limbah cair proses anaerob dapat dilakukan dengan menggunakan reaktor bersekat
anaerob(Bambang T. Basuki, 2000). Dalam hal ini peralatan untuk mengolah limbah
cair berbentuk bak dengan sekat-sekat (baffled tank) yang telah terisi lumpur
anareobik. Limbah cair masuk ke reaktor melalui ruang pemasukan dan akan
mengalami aliran turun (down flow) yang akan kontak dengan lumpur aktif yang
ada dalam dasar tangki, kemudian naik ke atas (up-flow) yang juga kontak dengan
lumpur aktif yang ada. Aliran yang terjadi (down-flow dan up-flow) akan
berulang sampai ke saluran pengeluaran limbah.
Degradasi Fenol
Salah satu bahan pencemar yang
sering menimbulkan masalah adalah hidrokarbon aromatis. Hidrokarbon yang sering
dijumpai, terutama di perairan, adalah fenol dan derivatnya dari karbonisasi
batubara, bahan kimia sintetik, dan industri minyak. Fenol dengan kadar 500
mg/L ke atas dalam air akan bersifat sebagai racun terhadap bakteri (Ir. C.
Totok Sutrisno, Eni Suciastuti, 2004).
Buat limbah cair jamu sintetik
lalu masukkan dalam tandon feed. Lakukan seeding lumpur aktif. Lumpur aktif yang telah di
seeding, dianalisa MLSS nya hingga sesuai dengan variabel. Alirkan feed (limbah
cair sintetik) dari tandon feed menggunakan pompa ke tangki feed konstan,
tunggu sampai overflow. Masukkan lumpur
aktif kedalam tangki lumpur aktif, lalu atur laju alir feed sesuai dengan
variabel. Jaga pH di tangki lumpur aktif agar pH=7 dengan menambahkan serbuk
dolomit sebanyak +100 gr. Setelah 6 jam, ambil sampel untuk selanjutnya
dianalisa COD dan fenolnya. Untuk mengetahui pengaruh mikronutrient, Tambahkan mikronutient Cu pada saat seeding lumpur
aktif dengan kadar 50 µg/L untuk mengolah limbah pada variabel yang penurunan COD dan fenolnya optimal.
sumber
http://eprints.undip.ac.id/11892/1/Bab_1-5_skripsi_nurita-sukma.pdf
