DAUR ULANG AIR LIMBAH DOMESTIK KAPASITAS 0,9 M3 PER …

14
Wahyu Widayat : Daur Ulang Air Limbah Domestik Kapasitas 0,9 M3 per Jam… JAI Vol 5. No. 1 2009 28 DAUR ULANG AIR LIMBAH DOMESTIK KAPASITAS 0,9 M 3 PER JAM MENGGUNAKAN KOMBINASI REAKTOR BIOFILTER ANAEROB AEROB DAN PENGOLAHAHAN LANJUTAN Wahyu Widayat Pusat Teknologi Lingkungan, Deputi TPSA, BPP Teknologi Jl. MH. Thamrin No. 8 Jakarta Pusat Abstract Water pollution in the big cities in Indonesia, especially in DKI Jakarta has shown serious problems. One of the potential sources of water pollution is domestic wastewater that is wastewater from kitchens, laundry, bathing and toilets. These problems have become more serious since the spreads of sewerage systems are still low, so that domestic, institutional and commercial wastewater cause severe water pollution in many rivers or shallow ground water. There are a number of ways to converse water resources, one of them is to treat domestic waste water by communal system and then it is continued by advance process for recycling of wastewater. In this paper, it will be discussed recycling of domestic wastewater by communal system that combine the biological system using anaerobic-aerobic biofilter reactor for removing organic pollutant in wastewater and the advance process consisting of oxidation process, filtration by manganese zeolite filter, filtration by rapid sand filter, filtration by carbon filter and desinfection by ultraviolet sterilisator. The sterilisator is improve quality of tread wastewater being clear water as an alternative for water use save. Key wrods : Limbah, domestik, daur ulang, biofilter, pengolahan lanjutan 1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Daya dukung lingkungan mikro untuk menerima beban pencemaran dari air limbah, baik itu rumah tangga/ domestik, industri besar dan kecil serta kawasan komersial sangat terbatas. Sejalan dengan bertambahnya jumlah penduduk tiap tahunnya, bertambah pula kebutuhan air bersih dan akibatnya meningkat pula jumlah air limbah yang dihasilkan. Sehubungan dengan hal tersebut upaya penghematan dan manajemen pemakaian air bersih serta pengelolaan air limbah tersebut sangat mendesak untuk diaplikasikan. Kesadaran masyarakat mengenai pentingnya pengolahan limbah cair manusia (limbah domestik) masih belum setara dengan kesadaran terhadap pentingnya air bersih. Hal inilah yang menyebabkan rendahnya tingkat kepedulian masyarakat untuk mengurusi air limbahnya sendiri. Kurangnya prasarana dan sarana pengolahan air limbah rumah tangga juga akan menjadi beban pendapatan masyarakat, karena munculnya biaya investasi, operasional, pemeliharaan dan pengelolaan pengolahan air limbah tersebut. Sebagai akibat pencemaran lingkungan oleh limbah cair domestik terutama di kota-kota besar, khususnya di Jakarta telah menunjukkan gejala yang cukup mengkhawatirkan. Di berbagai tempat terutama di kota-kota besar banyak masyarakatnya yang masih membuang air limbahnya ke sungai, laut atau badan air tanpa pengolahan (treatment) terlebih dahulu. Disadari atau tidak disadari, langsung maupun tidak langsung, masyarakat di kota-kota besar seperti di Jakarta berperan sebagai penyumbang pencemaran air, yaitu akibat dari air buangan hasil aktivitas rumah tangga/domestik seperti mandi, cuci dan kakus yang jumlahnya semakin besar seiring dengan perkembangan jumlah penduduk dan perkembangan kota Jakarta. Rendahnya kesadaran sebagian masyarakat mengenai pencemaran lingkungan, seperti membuang kotoran/tinja langsung ke badan air, maupun sampah ke dalam sungai menyebabkan meningkatnya pencemaran badan air dan sungai-sungai yang ada di Jakarta Di beberapa kota besar di Indonesia telah dibangun instalasi pengolahan limbah berbasis masyarakat (IPLBM), secara teknis instalasi ini merupakan pengaliran limbah cair dari rumah-rumah melalui saluran perpipaan dangkal (shallow sewer) yang dirangkai dengan tangki septik komunal dengan ukuran besar dan kolam (lagoon) sebagai instalasi pengolah air limbah, namun masih banyak kendala yang dihadapi sejalan dengan meningkatnya laju perkembangan penduduk dan industrialisasi di kota-kota besar termasuk Jakarta, sebagai akibatnya instalasi pengolahan air limbah tidak mampu lagi untuk mengolah sesuai standar disain dan pada akhirnya terjadinya penurunan kualitas lingkungan pada daerah tersebut.

Transcript of DAUR ULANG AIR LIMBAH DOMESTIK KAPASITAS 0,9 M3 PER …

Page 1: DAUR ULANG AIR LIMBAH DOMESTIK KAPASITAS 0,9 M3 PER …

Wahyu Widayat : Daur Ulang Air Limbah Domestik Kapasitas 0,9 M3 per Jam… JAI Vol 5. No. 1 2009

28

DAUR ULANG AIR LIMBAH DOMESTIK KAPASITAS 0,9 M3 PER JAMMENGGUNAKAN KOMBINASI REAKTOR BIOFILTER ANAEROB AEROB DAN

PENGOLAHAHAN LANJUTAN

Wahyu Widayat

Pusat Teknologi Lingkungan, Deputi TPSA, BPP TeknologiJl. MH. Thamrin No. 8 Jakarta Pusat

AbstractWater pollution in the big cities in Indonesia, especially in DKI Jakarta has shown seriousproblems. One of the potential sources of water pollution is domestic wastewater that iswastewater from kitchens, laundry, bathing and toilets. These problems have becomemore serious since the spreads of sewerage systems are still low, so that domestic,institutional and commercial wastewater cause severe water pollution in many rivers orshallow ground water. There are a number of ways to converse water resources, one ofthem is to treat domestic waste water by communal system and then it is continued byadvance process for recycling of wastewater. In this paper, it will be discussed recyclingof domestic wastewater by communal system that combine the biological system usinganaerobic-aerobic biofilter reactor for removing organic pollutant in wastewater and theadvance process consisting of oxidation process, filtration by manganese zeolite filter,filtration by rapid sand filter, filtration by carbon filter and desinfection by ultravioletsterilisator. The sterilisator is improve quality of tread wastewater being clear water as analternative for water use save.

Key wrods : Limbah, domestik, daur ulang, biofilter, pengolahan lanjutan

1. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah

Daya dukung lingkungan mikro untukmenerima beban pencemaran dari air limbah,baik itu rumah tangga/ domestik, industri besardan kecil serta kawasan komersial sangatterbatas. Sejalan dengan bertambahnya jumlahpenduduk tiap tahunnya, bertambah pulakebutuhan air bersih dan akibatnya meningkatpula jumlah air limbah yang dihasilkan.Sehubungan dengan hal tersebut upayapenghematan dan manajemen pemakaian airbersih serta pengelolaan air limbah tersebutsangat mendesak untuk diaplikasikan.

Kesadaran masyarakat mengenaipentingnya pengolahan limbah cair manusia(limbah domestik) masih belum setara dengankesadaran terhadap pentingnya air bersih. Halinilah yang menyebabkan rendahnya tingkatkepedulian masyarakat untuk mengurusi airlimbahnya sendiri. Kurangnya prasarana dansarana pengolahan air limbah rumah tangga jugaakan menjadi beban pendapatan masyarakat,karena munculnya biaya investasi, operasional,pemeliharaan dan pengelolaan pengolahan airlimbah tersebut.

Sebagai akibat pencemaran lingkunganoleh limbah cair domestik terutama di kota-kotabesar, khususnya di Jakarta telah menunjukkangejala yang cukup mengkhawatirkan. Di berbagaitempat terutama di kota-kota besar banyak

masyarakatnya yang masih membuang airlimbahnya ke sungai, laut atau badan air tanpapengolahan (treatment) terlebih dahulu. Disadariatau tidak disadari, langsung maupun tidaklangsung, masyarakat di kota-kota besar sepertidi Jakarta berperan sebagai penyumbangpencemaran air, yaitu akibat dari air buanganhasil aktivitas rumah tangga/domestik sepertimandi, cuci dan kakus yang jumlahnya semakinbesar seiring dengan perkembangan jumlahpenduduk dan perkembangan kota Jakarta.Rendahnya kesadaran sebagian masyarakatmengenai pencemaran lingkungan, sepertimembuang kotoran/tinja langsung ke badan air,maupun sampah ke dalam sungai menyebabkanmeningkatnya pencemaran badan air dansungai-sungai yang ada di Jakarta

Di beberapa kota besar di Indonesiatelah dibangun instalasi pengolahan limbahberbasis masyarakat (IPLBM), secara teknisinstalasi ini merupakan pengaliran limbah cairdari rumah-rumah melalui saluran perpipaandangkal (shallow sewer) yang dirangkai dengantangki septik komunal dengan ukuran besar dankolam (lagoon) sebagai instalasi pengolah airlimbah, namun masih banyak kendala yangdihadapi sejalan dengan meningkatnya lajuperkembangan penduduk dan industrialisasi dikota-kota besar termasuk Jakarta, sebagaiakibatnya instalasi pengolahan air limbah tidakmampu lagi untuk mengolah sesuai standardisain dan pada akhirnya terjadinya penurunankualitas lingkungan pada daerah tersebut.

Page 2: DAUR ULANG AIR LIMBAH DOMESTIK KAPASITAS 0,9 M3 PER …

Wahyu Widayat : Daur Ulang Air Limbah Domestik Kapasitas 0,9 M3 per Jam… JAI Vol 5. No. 1 2009

29

Kepedulian masyarakat dan pemerintahdinilai masih rendah terhadap perananpenyehatan lingkungan dalam mendukungkualitas lingkungan sehingga menyebabkanrendahnya cakupan pelayanan pengelolaaan airbersih dan air limbah tersebut. Kondisi ini antaralain tercermin pada pelayanan pengolahan airlimbah terpusat di beberapa kota besar yangmasih menghadapi kendala dalampengelolaannya. Hal ini terkait dengan kesediaanmembayar (willingness to pay) dari masyarakatterhadap pelayanan pengolahan air bersih danair limbah, masih rendahnya kualitaspengelolaan prasarana sarana air bersih dan airlimbah. Kondisi yang sama terjadi padamasyarakat pedesaan dengan jamban (sanitasidasar) yang mereka miliki dan menganggapbahwa kebutuhan sanitasi dasar sebagai halyang merepotkan. Hal ini disebabkan olehketidaktahuan mereka terhadap pentingnyahidup bersih dan sehat, yang tercermin dariperilaku masyarakat yang hingga sekarangmasih banyak yang buang air besar di sungai,kebun, sawah bahkan di sembarang tempat 5).

Menurut hasil penelitian Tim JICA (1990)pemakaian air bersih per orang per hari rata-rata120-150 liter dan jumlah air limbah dari buanganrumah tangga (domestik) di Jakarta rata-rata 118liter per orang per hari, dengan konsentrasi BOD(Biological Oxygen Demand) rata-rata 236 mg/ltdan pada tahun 2010 nanti diperkirakan akanmeningkat menjadi 147 liter dengan konsetrasiBOD rata-rata 224 mg/lt. Jumlah air limbahsecara keseluruhan 1.316.113 m3/hari, dimanaair buangan (limbah cair) domestik 987.084m3/hari, limbah perkantoran atau daerahkomersial 197.416 m3/hari, dan limbah industri131.611 m3/hari. Dari hasil penelitian tersebutdiketahui bahwa jumlah air limbah rumah tangga(domestik) di wilayah Jakarta memberikankontribusi terhadap pencemaran air sekitar 75 %,air limbah dari perkantoran dan daerah komersial15 %, dan air limbah industri sekitar 10 %. Darihasil penelitian tersebut apabila dilihat dari bebanpolutan organiknya, air limbah rumah tanggamemberikan kontribusi sekitar 70 %, air limbahperkantoran 14 %, dan air limbah industrimemberikan kontribusi 16 %. Dilihat dari datatersebut air limbah rumah tangga dan air limbahperkantoran termasuk di dalamnya hotel danrestauran, adalah penyumbang terbesarterhadap pencemaran air yang ada di wilayahDKI Jakarta 1).

Fasilitas pengolahan air limbah domestiksecara individual banyak yang belum memenuhipersyaratan, terutama daerah padat penduduk,karena keterbatasan pengetahuan mengenaipengelolaan lingkungan dan keterbatasan lahanuntuk pembuatan pengolahan air limbah,sehingga sebagian besar penduduknya

membuang limbah rumah tangga langsung kesaluran pembuangan tanpa pengolahan. Fasilitaspengolahan limbah rumah tangga secarakomunal/ terpusat masih sangat minim sekali,jauh dari kapasitas yang dibutuhkan, yaitu hanyamampu melayani 3 % dari seluruh wilayahJakarta 1). Sebagai akibatnya, banyak sungaiatau badan air di wilayah DKI Jakarta tercemarberat oleh air limbah yang berasal dari rumahtangga, perkantoran maupun daerah komersial.

Terkait dengan upaya menyelamatkankelestarian sumber daya air maka diperlukanupaya strategi terpadu untuk meningkatkankualitas lingkungan, antara lain melaluiperlindungan kawasan penyangga mata air,rehabilitas tangkapan air, penguranganeksploitasi air tanah, dan peningkatanpengelolaan air limbah termasuk di dalamnyadaur ulang limbah. Ada beberapa carapengelolaan air limbah kususnya untuk limbahrumah tangga dalam rangka mengatasi masalahpencemaran lingkungan dan krisis air bersih,salah satunya adalah dengan cara mengolah airlimbah rumah tangga tersebut secara komunaldan kemudian dilanjutkan dengan pengolahanlanjutan untuk daur ulang air limbah.

Dalam makalah ini dibahas tentang daurulang air limbah rumah tangga secara komunaldengan menggabungkan sistem biologismenggunakan reaktor biofilter anaerob-aerobuntuk menghilangkan polutan organik yang adadi dalam air limbah dan pengolahan lanjutanyang terdiri dari proses oksidasi, penyaringandengan saringan pasir cepat, penyaringandengan saringan mangan zeolit, penyaringandengan saringan karbon aktif dilanjutkandesinfeksi dengan sterilisator ultraviolet untukmeningkatkan kualitas hasil pengolahan airlimbah menjadi air bersih sebagai alternatifpenghematan pemakaian air bersih.

1.2. Tujuan dan sasaran

Tujuan kegiatan ini adalah penghematanpemakaian air bersih melalui proses daur ulangair limbah rumah tangga/domestik danmenyelamatkan lingkungan dari pencemaran airlimbah rumah tangga dengan menerapkanproses pengolahan air limbah rumah tanggasecara komunal dengan sistem biologismenggunakan reaktor biofilter anaerob-aerobdilanjutkan dengan proses pengolahan lanjutanyang terdiri dari proses oksidasi, penyaringandengan saringan pasir cepat, saringan manganzeolit, saringan karbon aktif yang dilanjutkandesinfeksi dengan sterilisator ultraviolet untukmenghasilkan air bersih.

Sasaran dari kegiatan ini adalah membuatprototipe daur ulang air limbah rumah tanggasecara komunal dengan sistem biologis

Page 3: DAUR ULANG AIR LIMBAH DOMESTIK KAPASITAS 0,9 M3 PER …

Wahyu Widayat : Daur Ulang Air Limbah Domestik Kapasitas 0,9 M3 per Jam… JAI Vol 5. No. 1 2009

30

menggunakan reaktor biofilter anaerob-aerobdan pengolahan lanjutan dalam bentuk paketyang kompak, sehingga air hasil olahan dapatdipakai sebagai air bersih untuk keperluan siramtanaman, toilet dan cuci kendaraan. Instalasi inisangat cocok untuk daerah padat pendudukmaupun daerah yang muka air tanahnya tinggimisalnya daerah-daerah rawa atau sekitarpantai.

2. Tinjauan Pustaka

2.1. Karakteristik Air Limbah Domestik

Air limbah domestik adalah air limbahyang berasal dari air buangan rumah tanggatermasuk hotel, losmen, rumah sakit, apartemen,pasar, perkantoran, sekolah, fasilitas sosial sertadaerah komersial. Air limbah domestik umumnyamengandung senyawa polutan organik cukuptinggi. Salah satu contoh karakteristik air limbahdomestik dapat dilihat pada lampiran Tabel 1.Dari tabel tersebut, terlihat bahwa konsentrasiparameter senyawa pencemar sangat bervariasi,hal ini tergantung pada jenis sumber airlimbahnya 2).

2.2. Pengolahan Air Limbah SecaraBiologis

Proses pengolahan air limbah dengantujuan untuk menurunkan atau menyisihkansubtrat tertentu yang terkandung dalam airdengan memanfaatkan aktifitas mikro-organismebiasa disebut dengan proses biologis. Prosespengolahan air limbah secara biologismerupakan suatu proses biokimia yang dapatberlangsung dalam dua lingkungan, yaitulingkungan anaerob (tanpa udara) dan aerob(dengan udara). Kondisi aerob, yaitu kondisidimana kandungan oksigen terlarut (DO) didalam air cukupbesar, sehingga keberadaanoksigen merupakan faktor pembatas. Sedangkankondisi anaerob merupakan kebalikan darikondisi aerob, dimana pada kondisi inikandungan oksigen terlarut sangat rendah ataudapat dikatakan tidak terdapat oksigen. Prosesbiologis aerob biasanya digunakan untukpengolahan air limbah dengan beban BOD yangtidak terlalu besar, sedangakan proses biologisanaerobik digunakan untuk pengolahan airlimbah dengan beben BOD yang sangat tingi.

Pengolahan air limbah secara biologissecara garis besar dapat dibagi menjadi tiga 3),(gambar 1): yaitu proses biologis dengan biakantersuspensi (suspended culture), proses biologisdengan biakan melekat (attached culture) danproses pengolahan dengan sistem kolam(lagoon).

Gambar 1. Klasifikasi proses pengolahan airlimbah secara biologis

Proses biologis dengan biakantersuspensi adalah sistem pengolahan denganmenggunakan aktifitas mikroorganisme untukmenguraikan polutan yang ada dalam air limbah,dimana mikroorganisme yang ada dibiakkansecara tersuspensi di dalam suatu reaktor.Beberapa contoh proses pengolahan dengansistem ini antara lain: proses lumpur aktif standaratau konvensioanal (standart activated sludge),step aeration, contact stabilization, extendedaeration, contact stabilization, extended aeration,kolam oksidasi sistem parit (oxidation ditch) 3).

Proses pengolahan air limbah dengansistem lagoon adalah dengan cara menampungair limbah dalam suatu kolam yang luas denganwaktu tinggal yang cukup lama sehinggamikroorganisme dibiarkan tumbuh secara alamidan senyawa polutan yang ada di dalam air akanterurai. Untuk mempercepat penguraian senyawapolutan atau untuk memperpendek waktu tinggaldapat ditambahhkan proses aerasi. Salah satucontoh proses pengolahan air limbah dengancara ini adalah kolam aerasi atau kolamstabilisasi (stabilization pond) 3).

Proses pengolahan air limbah secarabiologis dengan sistem biakan melekat adalahproses dimana mikroorganisme yang digunakandibiakkan pada suatu media sehinggamikroorganisme tumbuh dan melekat padapermukaan media. Contoh pengolahan air limbahdengan sistem biologis melekat adalah; tricklingfilter atau yang disebut dengan biofilter, reakktorkontak biologis putar (rotating biologicalcontactor: RBC), aerasi kontak (contact aeration/oxidation) 3).

2.3. Pengolahan Air Limbah Domestikdengan Reaktor Biofilter Anaerob-Aerob

Pengolahan air limbah rumah tangga/domestik dengan reaktor biofilter anaerob-aerobini merupakan pengembangan dari prosesproses biofilter anaerob dengan proses aerasikontak. Pengolahan air limbah dengan reaktorbiofilter anaerob-aerob terdiri dari beberapabagian yakni bak pengendap awal, biofilter

Page 4: DAUR ULANG AIR LIMBAH DOMESTIK KAPASITAS 0,9 M3 PER …

Wahyu Widayat : Daur Ulang Air Limbah Domestik Kapasitas 0,9 M3 per Jam… JAI Vol 5. No. 1 2009

31

anaerob, biofilter aerob, bak pengendap akhir,dan jika perlu dilengkapi dengan bak kontaktorkhlor.

Limbah rumah tangga/ domestikbersumber dari air mandi cuci dari dapur. Airlimbah rumah tangga yang berasal dari dapurbiasanya banyak membawa sampah atau sisamakanan/masakan, sehingga sampah yangberukuran besar seperti potongan sayur, daun,karet, kertas, atau plastik dan lain-lain yangterbawa oleh air limbah rumah tangga dipisahkandi bak pengumpul air limbah yang dilengkapidengan saringan kasar (bar screen). Sampahpadat tersebut dibersihkan secara periodik dankarena tergolong sampah rumah tanggasehingga dapat dibuang di tempat sampah. Airlimbah dari bak pengumpul yang telah bebas darisampah tersebut dialirkan ke bak pengendapawal, dengan tujuan untuk mengendapkanpartikel lumpur, pasir dan kotoran lainnya yangmasih lolos dari saringan kasar. Bak pengendapawal selain berfungsi sebagai bak pengendap,juga berfungsi sebagai bak pengontrol laju alir(debit), serta bak pengurai senyawa organik yangberbentuk padatan, pengurai lumpur (sludgedigestion) dan penampung endapan (lumpur).

Endapan lumpur terpisah pada bakpengendap awal dan air luapan yang berasaldari bak pengendap awal dialirkan ke bakkontaktor anaerob dengan arah aliran dari ataske bawah selanjutnya dari bawah ke atas. Bakkontaktor anaerob diisi dengan media biakanbakteri. Media dapat digunakan bahan daribambu yang dipotong-potong menyerupai cincin,kerikil, batu split, plastik, PVC, dan lain-lain.Terkait dengan biaya investasi, operasional danperawatan dipilih media biakan bakteri denganbahan yang ringan, kuat dan tipis serta areapermukaan kontak luas, yaitu menggunakanlembaran PVC yang dibentuk segi enammenerupai sarang lebah. Jumlah bak kontaktoranaerob ini disesuaikan dengan kebutuhan,kualitas dan jumlah air limbah yang akan diolah.

Setelah lima hari reaktor biofilteranaerob-aerob beroperasi, pada permukaanmedia akan tumbuh lapisan film mikro-organisma(bakteri anaerobik atau fakultatif aerobik). Mikro-organisme inilah yang berperan menguraikan zatorganik yang belum sempat terurai pada bakpengendap. Air luapan dari biofilter anaerobdialirkan ke biofilter aerob, yang diisi denganmedia biakan bakteri. Di dalam biofilter aerob inidihembuskan udara (aerasi) sehingga mikroorganisme aerobik yang ada akan tumbuh danmenempel pada permukaan media sertamenguraikan zat organik yang ada dalam airlimbah. Air limbah yang melewati media biakantersebut akan kontak dengan mikro-orgainismeyang tersuspensi dalam air maupun yangmenempel pada permukaan media. Proses

alamiah tersebut mampu meningkatkan efisiensipenguraian zat organik, deterjen serta memacuproses nitrifikasi, sehingga efisiensipenghilangan ammonia meningkat. Prosespenguraian semacam ini sering di namakanAerasi Kontak (Contact Aeration).

Air luapan dari biofilter aerob dialirkan kebak pengendap akhir. Di dalam bak pengendapakhir lumpur aktif yang masih mengandungmassa mikro-organisme diendapkan dansebagian dipompa kembali ke bagianpemasukan biofilter aerob dengan menggunakanpompa sirkulasi lumpur. Microorganisme patogenyang terikut pada air luapan dari bak pengendapakhir dialirkan ke bak khlorinasi. Di dalam bakkhlorinasi ini air limbah hasil pengolahandikontakkan dengan senyawa khlor (klorinasi).Hasil pengolahan akhir sudah bebas dari micro-organisme patogen dan selanjutnya melaluiproses lanjutan diolah menjadi air bersih (daurulang air limbah).

Adanya air limbah yang melalui mediabiakan bakteri mengakibatkan timbulnya lapisanlendir yang menyelimuti media yang biasadisebut juga biological film. zat organik yangbelum teruraikan pada bak pengendap awal akanmengalami proses penguraian secara biologispada lapisan lendir ini. Efisiensi reaktor biofilteranaerob-aerob ini sangat tergantung pada luaskontak antara air limbah dengan mikro-organisme yang menempel pada permukaanmedia biofilter tersebut. Semakin luas bidangkontak, efisiensi penurunan konsentrasi zatorganik (BOD) makin besar. Selain itu biofilterjuga berfungsi sebagai media penyaring airlimbah yang melewati media ini, sehinggasuspended solid dan bakteri E. coli yang terdapatdalam air limbah akan berkurang konsentrasinya.Efesiensi penyaringan semakin besar denganadanya penyaringan dengan sistem aliran daribawah ke atas (biofilter up flow), yaitu akanmengurangi kecepatan partikel yang terdapatpada air buangan, sehingga partikel yang tidakterbawa aliran ke atas akan mengendap padadasar bak biofilter.

Reaktor biofilter anaerob-aerob inisangat sederhana bisa menggunakan kontruksibeton, bata atau fiber, operasionalnya sangatmudah, tidak menggunakan proses kimia dansedikit membutuhkan energi, sehingga proses inisangat tepat digunakan untuk mengolah airlimbah rumah tangga dengan kapasitas medium.Pengolahan air limbah rumah tangga secarakomunal dengan reaktor biofilter anaerob-aerob,selain mampu menghilangkan atau mengurangikonsentrasi BOD dan COD, sistem ini dapat jugamampu mengurangi konsentrasi padatantersuspensi atau suspended solids (SS), deterjen(MBAS), ammonium dan posphor. Efisiensipenghilangan senyawa phospor ini lebih besar

Page 5: DAUR ULANG AIR LIMBAH DOMESTIK KAPASITAS 0,9 M3 PER …

Wahyu Widayat : Daur Ulang Air Limbah Domestik Kapasitas 0,9 M3 per Jam… JAI Vol 5. No. 1 2009

32

bila dibandingankan dengan proses anaerobatau proses aerob saja. Selama berada dalamkondisi anaerob, senyawa phospor anorganikyang ada di dalam sel-sel mikrooragnisme akankeluar, sebagi hasil hidrolosa senyawa phospor,sedangkan energi timbul manfaatkan untukmenyerap BOD (senyawa organik) yangterkandung dalam air limbah.

Efisiensi pengurangan ataupenghilangan BOD akan optimum apabilaperbandingan antara BOD dan phospor (P) lebihbesar 10 4). Selama berada pada kondisi aerob,senyawa phospor terlarut akan diserap olehbakteria atau mikro-organisme, selanjutnya akandisintesa menjadi polyphospat denganmenggunakan energi yang dihasilkan olehproses oksidasi senyawa organik (BOD). Prosesini dapat digunakan untuk pengolahan air limbahdengan beban organik yang cukup besar.Dengan demikian pengolahan air limbah rumahtangga/domestik dengan reaktor biofilteranaerob-aerob dapat menghilangkan BODmaupun phospor dengan baik.

2.4. Keunggulan ReaktorBiofilter Anaerob-Aerob

Beberapa keunggulan reaktor biofilteranaerob-aerob untuk pengolahan air limbahrumah tangga/ domestik antara lain :

Mampu mengolah air limbah rumah tangga/domestik dengan beban BOD yang cukupbesar.

Mampu mengurangi padatan tersuspensi(Suspended Solid; SS) dengan baik.

Dapat menurunkan konsentrasi senyawa-senyawa nitrogen dan phospor, yang dapatmenyebabkan euthropikasi.

Lumpur yang dihasilkan relatif lebih sedikitdibandingkan dengan proses lumpur aktif.

Pengelolaannya sangat mudah. Suplai udara untuk aerasi relatif kecil. Tanpa bahan kimia pada proses pengolahan. Hemat energi sehingga biaya operasionalnya

rendah. Kualitas air hasil olahan sangat baik dan stabil

sehingga memungkinkan untuk di daur ulangsebagai air bersih.

2.5. Daur Ulang Air Limbah

Air limbah rumah tangga/ domestik (airbekas untuk keperluan mandi, cuci dan toilet)yang berasal dari beberapa rumah dikumpulkandalam bak pengumpul air limbah (equalisasi)melalui saluran air limbah. Air limbah yang sudahterkumpul dalam bak pengumpul air limbahdialirkan ke reaktor biofilter anaerob-aerob.

Secara umum kualitas air hasil pengolahan airlimbah rumah tangga secara biologis denganreaktor biofilter anaerob-aerob sudah jernih danmemenuhi persyaratan untuk di buang kesaluran umum. Secara teknis air hasilpengolahan air limbah rumah tangga dengansistem tersebut dapat ditingkatkan kualitasnyamenjadi air bersih melalui proses lanjutan yangterdiri dari proses oksidasi, penyaringan dengansaringan pasir cepat, penyaringan dengansaringan mangan zeolit, penyaringan dengansaringan karbon aktif dilanjutkan desinfeksidengan sterilisator ultraviolet. Alur pengumpulan,pengolahan dan daur ulang air limbah rumahtangga seperti ditunjukkan pada gambar 2.

Air hasil pengolahan limbah rumahtangga ditampung dalam bak antara selanjutnyadipompa dengan menggunakan pompa semi jet,sambil diinjeksi dengan larutan kaporit ataukalium permanganat, selanjutnya dialirkan ketangki reaktor untuk menyempurnakan reaksi.Dari tangki reaktor air dialirkan ke saringan pasircepat untuk menyaring oksida besi, mangan danlogam-logam valensi II yang terbentuk di dalamtangki reaktor. Setelah disaring dengan saringanpasir, air dialirkan ke filter mangan zeolit untukmenghilangkan zat besi atau mangan yangbelum sempat teroksidasi oleh khlorine ataukaporit.

Dari filter mangan zeolit air selanjutnyadialirkan ke filter karbon aktif untukmenghilangkan polutan mikro misalnya zatorganik, deterjen, bau, senyawa phenol, logamberat dan lain-lain. Setelah melalui filter karbonaktif air dialirkan ke filter cartrige ukuran 0,5mikron untuk menghilangkan sisa partikelpadatan yang ada di dalam air, sehingga airmenjadi benar-benar jernih dan memenuhipersyaratan sebagai air bersih. Proses daurulang limbah rumah tangga dapat dilihat padagambar 3. Untuk menjamin air produk bebas daribakteri dan mikroorganisme lain air dialirkan kesterilisator ultra violet yang pasang setelah filtercartridge dan selanjutnya di tampung di dalambak air bersih.

3. RANCANG BANGUN

3.1. Instalasi Pengolahan Air Limbah

3.1.1. Kapasitas Reaktor

Air limbah yang dihasilkan dari proseskegiatan rumah tangga sekitar 120-150 literperorang per hari (penelitian JICA 1990). Reaktorbiofilter anaerob-aerob ini dirancang untuk dapatmengolah air limbah rumah tangga sebanyak 3m3/hari, yang dapat melayani 5 rumah tanggaatau sekitar 20-25 orang.

Page 6: DAUR ULANG AIR LIMBAH DOMESTIK KAPASITAS 0,9 M3 PER …

Wahyu Widayat : Daur Ulang Air Limbah Domestik Kapasitas 0,9 M3 per Jam… JAI Vol 5. No. 1 2009

33

3.1.2. Bentuk dan Prototipe Reaktor

Reaktor biofilter anaerob-aerob ini dapatdibuat dari bahan beton bertulang, bata, plat besidan fiber glass (FRP). Untuk sekala kecilpenggunaan bahan dari beton atau pasanganbata sangat menyulitkan dalam pengerjaannya,sehingga reaktor biofilter dengan kapasitas 3m3/hari dibuat dengan bahan FRP denganbentuk yang kompak. Ukuran reaktor biofilter,yaitu panjang 310 cm, lebar 100 cm dan tinggi220 cm. Reaktor langsung dapat diletakkan diatas tanah atau ditanam sebagian atauseluruhnya tergantung dari kondisi lahansetempat.

Rancangan prototipe reaktor biofilteranaerob dan aerob dapat dilihat pada gambar 4sedangkan bentuk reaktor biofilter anaerob-aerobdapat dilihat pada gambar 5 dan aplikasinyaseperti terlihat pada gambar 6 dan 7. Ruangandi dalam reaktor tersebut dibagi menjadi limaruangan yakni ruangan pertama pengendapanawal, ruangan kedua dan ketiga biofilter anaerob,ruangan empat biofilter aerob dan rungan ke limapengendapan akhir. Media yang digunakan untukbiofilter ini adalah dari bahan PVC sheet yangdirangkai dengan struktur segi enam menyerupaisarang tawon. Air limbah yang ada di dalamruangan pengendapan akhir sebagian disirkulasike ruangan anaerob dengan menggunakanpompa sirkulasi.

3.1.3. Waktu Tinggal

A. Ruang Pengendap Awal

Debit air limbah (Q) = 3 m3/hari= 125 lt/jam

0,125 m3/jamVol. (Vel) = 1,6 m x 1,0 m x 0,6 m

= 0,96 m3

Waktu tinggal (Tl) = Vel / Q= 0,96 m3/0,125 m3/jam

7,68 jam

B. Ruang Biofilter Anaerob

Vol efektif (Ven) = 1,6 m x 1,0 m x 1,2 m= 1,92 m3

Vol total media Vtn) = 2x[1,2 m x1 m x0,6 m]= 1,44 m3

Porositas Media = 0,98Vol media tanparongga

= 0,02x 1,44 m3

= 0,029 m3

Total vol ronggadalam media

= 0,98 x 1,44 m3

= 1,411 m3

Vol efektif air diruang anareob

= 1,92 m3 - 0,029 m3

= 1,891 m3

Waktu tinggal diruang anaerob (Tn)

= Ven /Q

= 1,891m3/ 0,125m3/jam= 15,128 jam

Waktu kontak dimedia anaerob

= 1,411m3/0,125 m3/jam

= 11,29 jam

C. Ruang Aerob

Vol Efektif (Vea) = 1,5 m x 1 m x 0,7 m= 1,05 m3

Vol unggun media = 1,1 m x 0,6 m x 1 m= 0,66 m3

Porositas Medium = 0,98Volume Rongga = 0,98 x 0,66 m3

= 0,647 m3

Vol media tanparongga

= 0,66 m3- 0,647 m3

= 0,013 m3

Waktu TinggalTotal di ruangaerob (Ta)

= [1,05-0,013]m3/0,125m3

= 8,296 jamWaktu Kontak dimedia aerob

= 0,647 m3/0,125m3/jam

= 5,176 jam

D. Ruangan Pengendapan Akhir

Vol Efektif (Ver) = 1,5 m x 0,6 m x 1 m= 0,9 m3

Waktu Tinggal (Tr) = 0,9 m3/0,125 m3/jam= 7,2 jam

Waktu Tinggal Total = [Tl + Tn + Ta + Tr]= [7,68+15,13+8,3+7,2]= 29,44 jam

3.1.4. Tabung khlorinasi

Reaktor biofilter anaerob-aerob dilengkapidengan tabung khlorinasi (tabung kontaktorkhlorine). Fungsi tabung khlorinasi adalah untuktempat mengkontakan senyawa khlor dengan airhasil olahan. Air limbah rumah tangga/ domestikyang telah diolah, sebelum masuk ke bakpenampung antara dikontakkan dengan khlorinedengan tujuan membunuh mikroorganismepatogen yang masih terdapat di dalam air hasilpengolahan. Senyawa khlor yang digunakanadalah kaporit, dalam bentuk tablet.

Tabung khlorinasi dibuat dari bahan pipaPVC dengan diameter 10 inch dan panjang 65Cm, yang dibagi menjadi dua ruangan, yaituruang stabilisasi dan ruang kontaktor. Tabungklorinasi diterapkan atau disambungkan padapipa pengeluaran air olahan dari reaktor biofilteranaerob-aerob.

Page 7: DAUR ULANG AIR LIMBAH DOMESTIK KAPASITAS 0,9 M3 PER …

Wahyu Widayat : Daur Ulang Air Limbah Domestik Kapasitas 0,9 M3 per Jam… JAI Vol 5. No. 1 2009

34

3.2. Instalasi Daur Ulang Air Limbah

Air limbah yang telah diolah denganproses biologis menggunakan reaktor biofilteranaerob-aerob kualitasnya hanya sampaimemenuhi syarat untuk dibuang ke saluranumum sesuai dengan standar yang berlaku. Jikaakan ditingkatkan kualitasnya untuk keperluandaur ulang (sebagai air bersih untuk keperluansiram tanaman, toilet dan cuci kendaraan) makaharus diolah lebih lanjut. Pengolahan lanjutandapat dilihat pada gambar 8.

Air limbah hasil olahan dari reaktorbiofilter anaerob-aerob ditampung di dalam bakpenampung air olahan. Selanjutnya air dipompake dalam tangki reaktor oksidasi sambil diinjeksidengan larutan KMnO4. Fungsi pembubuhanlarutan KMnO4 atau khlor adalah untukmengoksidasi zat organik, besi dan manganserta untuk proses disinfeksi awal. Dari tangkireaktor oksidasi air limbah yang telah bercampurdengan kalium permanganat atau khlor dialirkanke saringan pasir cepat yakni filter yang diisidengan media pasir silika dengan ukuranbertinggkat.

Fungsi saringan pasir cepat ini adalahuntuk menyaring partikel padatan serta senyawaoksida besi atau. Dari saringan pasir cepat airdialirkan ke saringan mangan zeolit untukmenyaring zat besi atau mangan yang belumsempat teroksidasi di dalam tangki reaktor. Darifilter mangan zeolit air dilairkan ke saringankarbon aktif untuk menghilangkan bau sertamengadsorb zat organik yang masih ada.Selanjutnya air dilairkan hasil olahan ditampungdalam bak air bersih. Air yang telah diolahdengan peralatan proses daur ulang dapatdigunakan untuk siram tanaman dan toilet sertacuci kendaraan. Instalasi daur ulang air limbahrumah tangga dapat dilihat pada Gambar 9.

A. Oksidasi dengan Larutan Kaporit

Injeksi larutan kaporit bertujuan untukmengoksidasi zat besi atau mangan dan logam-logam valensi II lainnya yang ada di dalam airhasil pengolahan air limbah domestik, selain itujuga berfungsi untuk membunuh kuman ataubakteri coli. Reaksi oksidasi besi atau manganoleh khlorine atau kaporit adalah sebagai berikut:

2 Fe2+ + Cl2 + 6 H2O 2 Fe(OH)3 + 2Cl + 6 H+

Mn2+ + Cl2 + 2 H2O MnO2 + 2 Cl- + 4 H+

Khlorine, Cl2 dan ion hipokhlorit, (OCl)-adalah merupakan bahan oksidator yang kuatsehingga meskipun pada kondisi pH rendah danoksigen terlarut sedikit, namun proses oksidasidapat berlangsung dengan cepat. Reaksi diatasmenunjukkan, bahwa untuk mengoksidasi 1 mg/lzat besi dibutuhkan 0,64 mg/l khlorine dan setiap

1 mg/l mangan dibutuhkan 1,29 mg/l khlorine.Pada kenyataanya, pemakaian khlorine ini lebihbesar dari kebutuhan teoritis, hal ini disebabkankarena adanya reaksi-reaksi samping yangmengikutinya serta dipengaruhi dari kemurnianbahan oksidator itu sendiri.

Dosing pump sangat diperlukan dalamproses ini untuk menjamin akurasi dosisoksidator. Kebutuhan bahan oksidator tersebutrelatif sedikit sehingga dapat dipilih pompadosing dengan kapasitas maksimun sekitar 4,7liter per jam. Dosis disesuaikan dengan lajuinjeksi yang diatur dengan cara menyesuaikanjumlah stroke yang ada pada pompa dosing.Konsentrasi oksidator yang masuk ke static mixerdan tangki reaktor diatur kira-kira 0,1 ppm.Injeksi bahan oksidator (khlorine/mangan) dapatdilihat seperti pada gambar 1.

Gambar 1. Skema injeksi larutan oksidator

Gambar 2. Static mixer (cross flow)

Pengadukan atau pencampuran cepat dilakukandi dalam static mixer dengan aliran cross flow(gambar 2) dan pengadukan lambat serta prosesoksidasi berlangsung di dalam reaktor oksidasi.

Page 8: DAUR ULANG AIR LIMBAH DOMESTIK KAPASITAS 0,9 M3 PER …

Wahyu Widayat : Daur Ulang Air Limbah Domestik Kapasitas 0,9 M3 per Jam… JAI Vol 5. No. 1 2009

35

B. Saringan Pasir Cepat

Setelah proses oksidasi pada tangkireaktor air dialirkan ke saringan pasir cepat yangdiisi dengan pasir silika halus dan pasir silikakasar. Pasir silika berfungsi untuk untukmenyaring padatan yang ada di dalam air sertaoksida besi atau oksida mangan yang terbentukdi dalam tangki reaktor oksidasi. Bahan mediaterdiri dari batu kerikil kasar, kerikil halus, pasirsilika kasar dan pasir silika halus. Skemasusunan media yang ada di dalam saringannpasir cepat dan cara pengoperasian ditunjukkanseperti pada Gambar 3. Susunan media daribawah ke atas adalah sebagai berikut :

kerikil kasar = 5 – 10 cm kerikil halus = 5 – 10 cm pasir silika kasa = 10 cm pasir silika halus = 30 cm pasir silika kasar = 40 cm

Gambar 3. Susunan dan cara pengoperasiansaringan pasir cepat

C. Saringan Mangan Zeolit

Setelah proses oksidasi pada tangkireaktor air dialirkan ke filter multi media yang diisidengan pasir silika dan mangan zeolit. Pasirsilika berfungsi untuk untuk menyaring padatanyang ada di dalam air serta oksida besi atauoksida mangan yang masih lolos pada saringanpasir cepat, sedangkan mangan zeolit zeolitberfungsi menghilangkan zat besi atau manganyang belum sempat teroksidasi oleh khlorineatau kaporit. Mangan Zeolit juga berfungsisebagai katalis dan pada waktu yang bersamaanbesi dan mangan yang ada dalam air teroksidasimenjadi bentuk ferri-oksida dan mangandioksidayang tak larut dalam air. Reaksi :

K2Z.MnO.Mn2O7 + 4 Fe(HCO3)2 K2Z +3 MnO2 + 2 Fe2O3 + 8 CO2 + 4 H2O

K2Z.MnO.Mn2O7 + 2 Mn(HCO3)2 K2Z +5 MnO2 + 4 CO2 + 2 H2O

Reaksi penghilangan besi dan mangandengan mangan zeoilte tidak sama denganproses pertukaran ion, tetapi merupakan reaksidari Fe2+ dan Mn2+ dengan oksida mangan tinggi(higher mangan oxide). Filtrat yang terjadimengandung ferri-oksida dan mangan-dioksidayang tak larut dalam air dan dapat dipisahkandengan pengendapan dan penyaringan. Selamaproses berlangsung kemampunan reaksinyamakin lama makin berkurang dan akhirnyamenjadi jenuh. Untuk regenerasinya dapatdilakukan dengan menambahkan larutanKaliumpermanganat ke dalam mangan zeoliteyang telah jenuh tersebut sehingga akanterbentuk lagi mangan zeolite(K2Z.MnO.Mn2O7).

Bahan media terdiri dari batu kerikilkasar, kerikil halus, pasir silika kasar, pasir silikahalus dan mangan zeolit. Skema susunan mediayang ada di dalam saringan mangan zeolit dancara pengoperasian ditunjukkan seperti padaGambar 4. Susunan media dari bawah ke atasadalah sebagai berikut :

kerikil kasar = 5 – 10 cm kerikil halus = 5 – 10 cm pasir silika kasa = 10 cm pasir silika halus = 30 cm mangan zeolit = 40 cm

Gambar 4. Susunan dan cara pengoperasiansaringan mangan zeolit

D. Saringan Karbon Aktif

Karbon aktif merupakan bahan alam,biasanya terbuat dari arang tempurung kelapayang telah diaktivasi menggunakan uap airbertekanan (steam) dan bahan aditif lainnyauntuk meningkatkan daya adsorbsi. Karbon aktifada dua macam yaitu karbon aktif sebuk dan

Page 9: DAUR ULANG AIR LIMBAH DOMESTIK KAPASITAS 0,9 M3 PER …

Wahyu Widayat : Daur Ulang Air Limbah Domestik Kapasitas 0,9 M3 per Jam… JAI Vol 5. No. 1 2009

36

karbon aktif granular. Karbon aktif yangdigunakan untuk filter karbon aktif berbentukgranular dengan ukuran granular antara 2-4 mm.Saringan karbon aktif ini berfungsi untukmenghilangkan polutan mikro misalnya zatorganik, deterjen, bau, senyawa phenol sertauntuk menyerap logam berat dan lain-lain.

Saringan karbon aktif biasanyadilengkapi dengan screen pada bagian atasuntuk menghindari bergolaknya media karbonaktif akibat aliran air. Di dalam filter ini terjadiproses adsorpsi, yaitu proses penyerapan zat-zatyang akan dihilangkan oleh permukaan arangaktif. Apabila seluruh permukaan arang aktifsudah jenuh, atau sudah tidak mampu lagimenyerap maka proses penyerapan akanberhenti, dan pada saat ini arang aktif telah jenuhsehingga harus diganti dengan arang aktif yangbaru. Ada metode untuk pengaktifan karbon aktifyang telah jenuh namun kurang efektif dankurang efisien, karena biaya regenerasimendekati biaya penggantian karbon aktif baru.

Skema susunan media dan carapengoperasian filter karbon aktif ditunjukkanseperti pada Gambar 5. Susunan media daribawah ke atas adalah sebagai berikut :

kerikil kasar = 5-10 cm kerikil halus = 5 - 10 cm pasir silika kasar = 10 cm pasir silika halus = 10 cm karbon aktif = 60 cm

Gambar 5. Susunan dan carapengoperasian filter karbon aktif

E. Cartridge Filter

Saringan sekala mikron (cartridge filter)ini dapat menyaring padatan atau kekeruhansampai ukuran 0,1 mikron. Dengan demikian airyang keluar dari cartridge filter ini sudah sangatjernih. Air baku yang telah melewati prosesoksidasi, penyaringan di filter karbon aktif dan

penyaringan di filter penukar ion, kemungkinanmasih membawa kekeruhan yang berasal darimedia itu sendiri, sehingga diperlukan filterdengan sekala mikro yaitu cartridge filter(Gambar 6) dan hasilnya sebagai air bersihditampung dalam tangki air bersih. Saat initerdapat berbagai macam jenis pilihanpengolahan lanjutan tingkat dua yaitu setelahmelakukan filtrasi dengan cartridge filter,diantaranya yaitu unit ultra filtrasi & unit reverseosmosis, atau langsung menggunakan ultravioletsebagai desinfeksi sehingga air bersih hasilolahan sudah layak untuk diminum.

Apabila cartridge filter telah kotorditandai dengan bercak kotoran pada cartridgedan tekanan pompa naik, catridge filter segeradiganti dengan yang baru. Penggantian catridgefilter untuk masing-masing plant berbeda-beda,namun rata-rata pemakaian diganti dalaminterval waktu 14 hari.

Gambar 6. Cartridge filter

F. Sterilisator Ultraviolet

Air yang telah melewati cartridge filter,selanjutnya air dialirkan ke sterilisator ultra violetagar seluruh bakteri atau mikroorganisme yangada di dalam air dapat dibunuh secarasempurna. Pengolahan air dengan ultravioletmenggunakan sinar ultraviolet yang diperoeh darisinar ultraviolet. Lampu sinar ultraviolet sesuaidengan petunjuk produsennya memerlukanpenggantian setelah pemakaian 2000 jam. Airyang keluar dari sterilsator ultra violet merupakanair hasil olahan sudah bebas dari bakteri.Rangkain ultraviolet dapat dilihat pada gambar 7.

Gambar 7. Sterilisator ultra violet

Page 10: DAUR ULANG AIR LIMBAH DOMESTIK KAPASITAS 0,9 M3 PER …

Wahyu Widayat : Daur Ulang Air Limbah Domestik Kapasitas 0,9 M3 per Jam… JAI Vol 5. No. 1 2009

37

4. UNJUK KERJA

4.1. Hasil Pengolahan

Reaktor biofilter anaerob-aerob mampumengolah air limbah 3 m3/hari dan air hasilolahannya ditampung dalam bak penampungantara selanjutnya dilakukan pengolahanlanjutan dengan kapaitas olah 15 liter per menit(0,90 m3/jam). Pada tabel 2 dapat dilihat bahwapada pengolahan air limbah menggunakanreaktor biofilter anaerob-aerob terjadi penurunankonsentrasi BOD dari 212 mg/l menjadi 19 mg/l,COD dari 937 mg/l menjadi 44.34 mg/l, padatantersuspensi (SS) dari 322 mg/l menjadi 18 mg/l,NH4-N dari 37.23 mg/l menjadi 3.79 mg/l,deterjen (MBAS) dari 16.64 mg/l menjadi 2,83mg/l dan phospat (PO4) dari 2,41 mg/l menjadi1,27 mg/l. Dengan demikian maka efisiensipengolahan yakni BOD 91 %, COD 95,3 %,suspended solids (SS) 94,1 %, (NH4-N) 89,8 %,deterjen (MBAS) 83 %, dan efisiensipenghilangan phospat (PO4) yakni 47,3 %.

Dengan melalui pengolahan lanjutankonsentrasi BOD air olahan biorektor 19 mg/ldapat diturunkan menjadi 2 mg/l, COD dari 44,34mg/l menjadi 4,67 mg/l, padatan tersuspensi (SS)dari 18 mg/l menjadi 5 mg/l, NH4-N dari 3,79 mg/lmenjadi 2,76 mg/l. Konsentrasi deterjen (MBAS)dari 2,83 mg/l menjadi 1,12 mg/l dan phospat(PO4) dari 1,27 mg/l menjadi 0,98 mg/l. Dengandemikian maka efisiensi pengolahan yakni BOD89,5 %, COD 89,5 %, suspended solids (SS)7,22 %, (NH4-N) 27,2 %, deterjen (MBAS) 60,4%, dan efisiensi penghilangan phospat (PO4)yakni 22,8 %.

4.2. Biaya PengolahanProses pengolahan air limbah rumah

tangga/ domestik secara komunal denganmenggunakan reaktor biofilter anaerob-aerobdan pengolahan lanjutan menjadi air bersih(daur ulang) dapat melayani sekitar 5 rumahtangga dan memerlukan tenaga listrik totalsebesar 645 watt, dimana 275 watt untukkebutuhan instalasi pengolahan air limbah dan370 watt untuk pengolahan lanjutan. Instalasipengolahan air limbah domestik dengankapasitas 3 m3/hari membutuhkan blower udara200 watt dan pompa sirkulasi membutuhkan 75wat, sedangkan instalasi pengolahan lanjutanmemerlukan pompa air baku 250 watt, pompadosing 100 watt dan ultraviolet 20 watt

Instalasi pengolahan air limbah tersebutdioperasikan secara terus-menerus (24 jam/hari)maka kebutuhan daya litrik adalah sebesar 0,275KW X 24 Jam/hari X 30 hari/bulan = 198 KWhper bulan. Jika harga listrik adalah Rp. 660,00per KWh maka biaya listrik per bulan adalah Rp.Rp 130.680,00. Biaya per bulan untuk

pengolahan air limbah per m3 adalah = Rp.130.680,00/ 3 m3 = Rp 43.560,00.

Instalasi daur ulang pengolahan airlimbah dioperasikan 3 jam/hari pagi dan soreuntuk kebutuhan siram tanaman, penggelontorantoilet dan cuci kendaraan, maka kebutuhan dayalitrik adalah sebesar 0,370 KW X 3 Jam/hari X 30hari/bulan = 33,3 KWh per bulan. Tarip listrikper KWh adalah Rp. 660,00, maka biaya listrikper bulan adalah Rp. Rp 21.978,00. Biaya perbulan untuk daur ulang air limbah per m3 adalah= Rp. 21.978,00 / 3 m3 = Rp 7.326,00. Instalasipengolahan dan daur ulang air limbah tersebutmampu melayani 5 rumah tangga sehinggabeban per rumah tangga per bulan adalahsebesar Rp. (43.560,00 + 7.326,00)/5 = Rp.10.200,00.

5. KESIMPULAN

Dari hasil uji coba instalasi daur ulang airlimbah rumah tangga secara komunal denganKombinasi proses Biofilter Anaerob-Aerob” dandilanjutkan dengan pengolahan lanjutan yangterdiri dari sesinfeksi, oksidasi, filtrasi dengansaringan pasir, mangan zeolit dan karbon aktifserta dilajutkan dengan filtrasi sekala mikrodengan cartridge filter dan sterilisasimenggunakan ultraviolet tersebut di atas dapatdisimpulkan bahwa : Hasil pengolahan istalasi daur ulang limbah

rumah tangga/ domestik dengan kapasitas 0,9m3 per jam sudah memenuhi persyaratanuntuk cuci kendaraan, siram tanaman danflashing toilet

Efisiensi proses daur ulang: BOD 99,05 %,COD 99,50 %, SS 98,44 %, Ammonia (NH4-N) 92,59 %, Deterjen (MBAS) 93.27 % danPhospat (PO4) 59,34 %.

Biaya pengoperasian sebesar Rp. 10.200,00per bulan per rumah tangga dengan totalenergi listrik sekitar 645 watt.

Reaktor biofilter anaerob-aerob danpengolahan lanjutan untuk daur ulang airlimbah rumah tangga dapat dibuat denganskala kecil (individual) ataupun skala besarsesuai dengan kebutuhan

Untuk meningkatkan kualitas air bersihmenjadi air siap minum diperlukanpengolahan lanjutan tingkat tiga yaitumenggunakan ultrafiltrasi dan reverseosmosis.

DAFTAR PUSTAKA

1. ----- " The Study On Urban Drainage AndWaste Water Disposal Project In The City OfJakarta”, , JICA, December 1990.

2. -----, “Pekerjaan Penentuan StandardKualitas Air Limbah Yang Boleh Masuk Ke

Page 11: DAUR ULANG AIR LIMBAH DOMESTIK KAPASITAS 0,9 M3 PER …

Wahyu Widayat : Daur Ulang Air Limbah Domestik Kapasitas 0,9 M3 per Jam… JAI Vol 5. No. 1 2009

38

Dalam Sistem Sewerage PD PAL JAYA”,Dwikarasa Envacotama-PD PAL JAYA,1995.

3. Bitton Gabriel, “Wastewater Microbiology” ,John Wiley & Sons, Inc., New York 1994

4. MetCalf And Eddy, " Waste WaterEngineering”, Mc Graw Hill 1978.

5. Said, N.I., “Sistem Pengolahan Air LimbahRumah Tangga Skala Individual Tangki

Septik Filter Up Flow”, Majalah AnalisisSistem Nomor 3, Tahun II, 1995.

6. Viessman W, Jr., Hamer M.J., “ WaterSupply And Polution Control “, Harper &Row, New York, 1985.

7. Waspola, “Kebijakan Nasional dalamPembangunan Air Minum dan PenyehatanLingkungan Berbasis Masyarakat” Dep.Permukiman dan Prasarana Wilayah, 2003

LAMPIRANTabel 1. Karakteristik air limbah rumah tangga di daerah Jakarta

No PARAMETER KONSENTRASI No PARAMETER KONSENTRASI1 BOD - mg/l 27,61 - 190,59 10 Zat padat tersuspensi (SS) mg/l 17 - 239,52 COD - mg/l 138,68 - 591,24 11 Deterjen (MBAS) - mg/l 0,18 - 29,993 Angka Permanganat

(KMnO4) - mg/l64,6 - 256,49 12 Minyak/lemak - mg/l 0,8 - 12,7

4 Ammoniak (NH3) mg/l 12,5 - 63,62 13 Cadmium (Cd) - mg/l nil5 Nitrit (NO2-) - mg/l 0,017 - 0,031 14 Timbal (Pb) nil - 0,016 Nitrat (NO3-) - mg/l 3,27 - 27,64 15 Tembaga (Cu) - mg/l nil7 Khlorida (Cl-) - mg/l 32,52 - 57,94 16 Besi (Fe) - mg/l 0,29 - 1,158 Sulfat (SO4-) - mg/l 65,04 - 144,99 17 Warna - (Skala Pt-Co) 40 - 5009 pH 6,06 - 6,99 18 Phenol - mg/l 0,11 - 1,84

Sumber : Disesuaikan dari PD PAL JAYA 1995.

Tabel 2. Kualitas air limbah rumah tangga dan air hasil daur ulang serta efisiensi penghilangan

Lokasi Konsentrasi polutan pada air limbah dan air hasil daur ulang serta efisiensi penghilanganSampli

ngBOD COD TSS NH4-N MBAS PO4 pH

(mg/l) (%) (mg/l) (%) (mg/l) (%) (mg/l) (%) (mg/l) (%) mg/l (%) -a 212 - 937 - 322 - 37,23 - 16,64 - 2,41 - 6,6b 19 91 44,34 95,3 18 94,1 3,79 89,8 2,83 83 1,27 47,3 7,5c 2 89,5 4,67 89,5 5 7,22 2,76 27,2 1,12 60,4 0,98 22,8 7,5d 99,05 99,50 98,44 92,59 93,27 59,34

Keterangan (a) Air limbah rumah tangga (b) Air olahan dari reaktor biofilter (c) Air olahan daripengolahan lanjutan (d) Efisiensi penghilangan

Gambar 8. Skema daur ulang air limbah domestik

Page 12: DAUR ULANG AIR LIMBAH DOMESTIK KAPASITAS 0,9 M3 PER …

Wahyu Widayat : Daur Ulang Air Limbah Domestik Kapasitas 0,9 M3 per Jam… JAI Vol 5. No. 1 2009

39

Gambar 9. Diagram proses daur ulang limbah rumah tangga (domestik) dengan proses biofilteranaerob-aerob dan pengolahan lanjutan

Gambar 10. Rancangan biofilter anaerob-aerob Gambar 11. Reaktor biofilter Anaerob-Aerob

Gambar 12. Pemasangan reaktor biofilter Gambar 13. Reaktor biofiloter terpasang

Gambar 14. Pengolahan lanjutan Gambar 15. Daur ulang limbah domestik

Page 13: DAUR ULANG AIR LIMBAH DOMESTIK KAPASITAS 0,9 M3 PER …

Wahyu Widayat : Daur Ulang Air Limbah Domestik Kapasitas 0,9 M3 per Jam… JAI Vol 5. No. 1 2009

40

Spesifikasi Peralatan

A. Pompa air LimbahTipe : Celup (Submercible)Power : 250 Watt/220 VHead : 11 mKapasitas : 15 l/minJumlah : 1 unit

B. BiofilterTipe : Anaerob-aerobPower : 275 Watt/220 VJumlah ruang : 5 ruangKapasitas : 3 m3/hariUkuran : 310 x 100 x 220 CmBahan : FRPKelengkapan : Blower & pompa resikelJumlah : 1 unit

C. Pompa Air BakuTipe : SentrifugalPower : 250 Watt/220 VTekanan : 4 Bars (max)Kapasitas : 15 l/minSuction Head : 9 mDischarge Head : 40 mJumlah : 1 unit

D. Pompa dosingTipe : Chemtech 100/030Sistem : StrokePower : 75 wattTekanan : 7 BarsKapasitas : 4.7 lt/ jamJumlah : 1 unit

E. Static MixerTipe : StatisSistem : Cross flowUkuran : Ø 6” x 110 CmJumlah : 1 unit

F. Tangki Bahan KimiaVolume ; 25 literUkuran : 50 cm x 25 cm x 10 cmMaterial kontruksi : FRP/PVC/SSKapasitas : 50 literKelengkapan : InjektorJumlah : 1 unit

G. Reaktor OksidasiTipe : TabungSistem : OksidasiUkuran : Ø 20” x 170 CmJumlah : 1 unit

H.Tangki Reaktor Oksidasi

Kapasita : 0,5 – 1 M3/jamUkuran : 63 cm x 120 cmMaterial kontruksi : FRPTekanan : 4 BarInlet/Outlet : 1 "Kelengkapan : Static MixerJumlah : 1 unit

I. Saingan Pasir CepatTekanan : 4 BarKapasitas : 1.4 – 1.8 m3 / jamUkuran : 10 inchi x 120 cmMaterial : FRP/PVC/SSInlet/outlet : 1 "Sistem : ManualMedia : Pasir silikaMedia penyangga : GravelJumlah : 1 unit

J. Saringan Mangan ZeolitTekanan : 4 BarsKapasitas : 1.4 – 1.8 m3 / jamUkuran : 10 inchi x 120 cmMaterial : FRP/PVC/SSInlet/outlet : 1 "Sistem : ManualMedia : Manganese ZeolitMedia penyangga : GravelJumlah : 1 unit

K. Saringan Karbon AktifTekanan : 4 BarsKapasitas : 1.4 – 1.8 m3 / jamUkuran : 10 inchi x 120 cmMaterial : FRP/PVC/SSInlet/outlet : 1 "Sistem : ManualMedia : Karbon aktifMedia penyangga : GravelKelengkapan : unit regenerasiJumlah : 1 unit

H. Filter CartridgeTekanan : 3 BarsKapasitas : 30 Liter/menitUkuran : 12 cm x 55 cmMaterial : PlasticInlet outlet : 1 "Jumlah : 2 buah

I. Sterilisator Ultra VioletTekanan ; 3 BarsPower : 20 wattKapasitas : 30 Liter/menitUkuran : 20cm x 20 cm x 120 cmJumlah : 1

Page 14: DAUR ULANG AIR LIMBAH DOMESTIK KAPASITAS 0,9 M3 PER …

Wahyu Widayat : Daur Ulang Air Limbah Domestik Kapasitas 0,9 M3 per Jam… JAI Vol 5. No. 1 2009

41

Data PenulisWAHYU WIDAYAT, lahir di Semarang, 2 Juli 1967. Lulus sarjana Teknik Kimia ITS tahun 1993. Sejaktahun 1994 sampai dengan sekarang, bekerja sebagai penelti pada Kelompok Teknologi PengelolaanAir Bersih dan Limbah Cair, Pusat Teknologi Lingkungan KedeputianTeknologi Pengelolaan SumberDaya Alam, BPP Teknologi