Paper Activated Sludge_Kelompok 1
-
Upload
devitajati -
Category
Documents
-
view
29 -
download
3
description
Transcript of Paper Activated Sludge_Kelompok 1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Pendahuluan
Perkembangan industri yang semakin maju sekarang ini mengakibatkan perubahan
pada rona awal sekitar daerah industri tersebut. Misalnya suatu industri PT.X didirikan di
suatu area tanpa melakukan suatu pengelolaan lingkungan sehingga menyebabkan
berbagai macam pencemaran seperti pencemaran udara, air, dan tanah. Seringkali yang
menjadi sorotan adalah pencemaran sungai karena air sungai digunakan sebagai sumber
air baku untuk diolah menjadi air bersih.
Mikroorganisme berperan aktif dalam kehidupan manusia yang mempunyai fungsi
utama sebagai pengurai. Mikroorganisme juga berperan penting dalam pengolahan air
limbah untuk mendegradasi senyawa polutan yang ada. Pengolahan air limbah secara
biologis merupakan suatu pengolahan yang memanfaatkan mikroorganisme sebagai katalis
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.
Salah satu pengolahan limbah secara biologi adalah pengolahan lumpur aktif.
Pengolahan lumpur aktif (activated sludge) adalah merupakan proses pengolahan air limbah
yang memanfaatkan proses mikroorganisme tersebut.Metode lumpur aktif banyak
dikembangkan da lam pengolahan limbah cair dengan kandungan bahan organik yang
tinggi. Telah diteliti bahwa penggunaan metode lumpur aktif dalam pengolahan limbah dapat
menurunkan BOD dan COD.
Begitu pentingnya peran mikroorganisme dalam pengolahan air limbah, oleh karena
itu dalam paper ini akan dijelaskan secara detail peranan mikroorganisme dalam
pengolahan lumpur aktif (activated sludge).
1.2 Tujuan
Dalam paper ini pengolahan lumpur aktif ini bertujuan untuk mengetahui :
karakteristrik limbah yang bisa diolah menggunakan lumpur aktif
jenis & peran mikroorganisme dalam pengolahan lumpur aktif
proses pengolahan lumpur aktif & faktor – faktor yang mempengaruhi proses
studi kasus pengolahan lumpur aktif
BAB II
LANDASAN TEORI
1.1 Karakteristik Limbah yang bisa diolah dengan pengolahan lumpur aktif
Karakteristk air limbah tergantung dengan ciri – ciri fisik, kimiawi, dan biokimiawi.
Berikut merupakan penjelasan secara rinci untuk masing – masing karakteristik air limbah :
1. Karakteristik Fisika
Karakteristik fisika ini terdiri dari beberapa parameter, diantaranya:
a. Total Solid (TS)
Merupakan padatan di dalam air yang terdiri dari bahan organik maupun anorganik yang
larut, mengendap, atau tersuspensi dalam air.
b. Total Suspended Solid (TSS)
Merupakan jumlah berat dalam mg/l kering lumpur yang ada di dalam air limbah setelah
mengalami penyaringan dengan membran berukuran 0,45 mikron (Sugiharto, 1987). Total
Suspended Solid atau Padatan tersuspensi adalah padatan yang menyebabkan kekeruhan
air, tidak terlarut dan tidak dapat langsung mengendap, terdiri dari partikel-partikel yang
ukuran maupun beratnya lebih kecil dari sedimen.
c. Warna
Pada dasarnya air bersih tidak berwarna, tetapi seiring dengan waktu dan meningkatnya
kondisi anaerob, warna limbah berubah dari yang abu–abu menjadi kehitaman.Warna dalam
air disebabkan adanya ion-ion logam besi dan mangan (secara alami), humus, plankton,
tanaman air dan buangan industri.Warna air dibedakan atas dua macam, yaitu :
Warna sejati (true colour) yang diakibatkan oleh bahan-bahan terlarut.
Warna semu (apparent colour) yang selain disebabkan oleh bahan-bahan terlarut,
juga karena bahan-bahan tersuspensi, termasuk diantaranya yang bersifat koloid.
d. Kekeruhan
Kekeruhan disebabkan oleh zat padat tersuspensi, baik yang bersifat organik maupun
anorganik yang mengapung dan terurai dalam air. Kekeruhan menunjukan sifat optis air,
yang mengakibatkan pembiasan cahaya kedalam air. Kekeruhan membatasi masuknya
cahaya dalam air
e. Temperatur
Merupakan parameter yang sangat penting dikarenakan efeknya terhadap reaksi kimia, laju
reaksi, kehidupan organisme air dan penggunaan air untuk berbagai aktivitas sehari – hari.
Naiknya suhu atau temperatur air akan menimbulkan akibat berikut :
Menurunnya jumlah oksigen terlarut dalam air.
Meningkatkan kecepatan reaksi kimia.
Mengganggu kehidupan organisme air.
f. Bau
Disebabkan oleh udara yang dihasilkan pada proses dekomposisi materi atau penambahan
substansi pada limbah. Sifat bau limbah disebabkan karena zat-zat organik yang telah
berurai dalam limbah dan mengeluarkan gas-gas seperti sulfide atau amoniak yang
menimbulkan penciuman tidak enak. Hal ini disebabkan adanya pencampuran dari nitrogen,
sulfur dan fosfor yang berasal dari pembusukan protein yang dikandung limbah.
Pengendalian bau sangat penting karena terkait dengan masalah estetika.
g. Minyak dan Lemak
Minyak dan lemak yang mencemari air sering dimasukan ke dalam kelompok padatan, yaitu
padatan yang mengapung di atas permukaan air. Minyak dan lemak merupakan bahan
organis bersifat tetap dan sukar diuraikan oleh bakteri. Karena berat jenisnya lebih kecil dari
pada air maka minyak tersebut membentuk lapisan tipis di permukaan air dan menutup
permukaan yang mengakibatkan terbatasnya oksigen masuk ke dalam air.
2. Karateristik Kimia
a. Biological Oxygen Demand (BOD)
Menunjukkan jumlah oksigen terlarut yang dibutuhkan oleh organisme hidup untuk
menguraikan atau mengoksidasi bahan–bahan buangan di dalam air. Jadi nilai BOD tidak
menunjukan jumlah bahan organik yang sebenarnya, tetapi hanya mengukur secara relativ
jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi bahan-bahan buangan tersebut. Jika
konsumsi oksigen tinggi, yang ditunjukan dengan semakin kecilnya sisa oksigen terlarut
didalam air, maka berarti kandungan bahan buangan yang membutuhkan oksigen adalah
tinggi.
BOD dapat diterima bilamana jumlah oksigen yang akan dihabiskan dalam waktu lima hari
oleh organisme pengurai aerobik dalam suatu volume limbah pada suhu 200C. Hasilnya
dinyatakan dengan ppm.
b. Chemical Oxygen Demand (COD)
COD Merupakan jumlah kebutuhan oksigen dalam air untuk proses reaksi secara kimia
guna menguraikan unsur pencemar yang ada. COD dinyatakan dalam ppm (part per milion)
atau ml O2/ liter.(Alaerts dan Santika, 1984). Pengukuran kekuatan limbah dengan COD
adalah bentuk lain pengukuran kebutuhan oksigen dalam air limbah. Pengukuran ini
menekankan kebutuhan oksigen akan kimia dimana senyawa-senyawa yang diukur adalah
bahan-bahan yang tidak dapat dipecah secara biokimia.
Angka COD merupakan ukuran bagi pencemaran air oleh zat anorganik. Dalam
laboratorium, pengukuran COD dilakukan sesaat dengan membuat pengoksidasi K2Cr2O7
yang digunakan sebagi sumber oksigen.
c. Dissolved Oxygen (DO)
DO adalah kadar oksigen terlarut yang dibutuhkan untuk respirasi aerob mikroorganisme.
DO di dalam air sangat tergantung pada temperatur dan salinitas. Keadaan DO berlawanan
dengan keadaan BOD. Semakin tinggi BOD semakin rendah DO. Keadaan DO dalam air
dapat menunjukan tanda-tanda kehidupan organisme dalam perairan. Angka DO yang tinggi
menunjukan keadaan air yang semakin baik.
d. Derajat keasaman (pH)
Keasaman air diukur dengan pH meter.Keasaman ditetapkan berdasarkan tinggi- rendahnya
konsentrasi ion hidrogen dalam air. pH dapat mempengaruhi kehidupan biologi dalam air.
Bila terlalu rendah atau terlalu tinggi dapat mematikan kehidupan mikroorganisme. Ph
normal untuk kehidupan air 6 – 8.
e. Logam Berat
Air sering tercemar oleh berbagai komponan anorganik, diantaranya berbagai jenis logam
berat yang berbahaya. Logam berat bila konsentrasinya berlebih dapat bersifat toksik
sehingga diperlukan pengukuran dan pengolahan limbah yang mengandung logam berat.
Logam berat yang berbahaya dan sering mencemari lingkungan, yang terutama adalah
Merkuri (Hg), Timbal (Pb), Arsenik (As), Kadmium (Cd), Tembaga (Cu), Kromium (Cr), dan
Nikel (Ni). Logam- logam tersebut diketahui dapat mengumpul di dalam tubuh suatu
organisme dan tetap tinggal dalam tubuh dalam jangka waktu yang lama sebagai racun
yang terakumulasi.
f. Tembaga (Cu)
Tembaga dengan nama kimia cupprum dilambangkan dengan Cu. Unsur logam ini
berbentuk kristal dengan warna kemerahan.Unsur tembaga di alam, dapat ditemukan
dalam bentuk logam bebas, akan tetapi lebih banyak ditemukan dalam bentuk
persenyawaan atau senyawa padat dalam bentuk mineral, seperti dari peristiwa pengikisan
(erosi) dari batuan mineral.
Sesuai dengan sifat kelogamannya, Cu dapat membentuk alloy dengan bermacam-macam
logam. Dalam bidang industri, senyawa Cu banyak digunakan, seperti pada industri cat
sebagai antifoling, industri insektisida dan fungisida, dan lain-lain.
Pada manusia, efek keracunan utama yang ditimbulkan akibat terpapar oleh debu atau uap
logam Cu adalah terjadinya gangguan pada jalur penafasan sebelah atas.
g.Cadmium (Cd)
Logam Cd mempunyai penyebaran yang sangat luas di alam, namun hanya satu jenis
mineral Cd di alam, yaitu greennockite (CdS) yang selalu ditemukan bersamaan dengan
mineral spalerite (ZnS). Logam ini bersifat lunak, ductile, berwarna putih seperti putih perak.
Prinsip utama dalam penggunaan cadmium adalah sebagai bahan ”stabilisasi” sebagai
bahan pewarna dalam industri plastik dan pada elektroplating. Namun sebagian besar dari
substansi logam cadmium ini juga digunakan pada baterai.
Keracunan yang diakibatkan oleh Cd dapat bersifat akut dan kronis.Keracunan akut oleh
logam Cd menimbulkan penyakit paru-paru. Sedangkan keracunan kronik yang diakibatkan
logam Cd adalah kerusakan pada banyak sistem fisiologis tubuh.
3. Karakteristik Biologi
Karakteristik biologi digunakan untuk mengukur kualitas air terutama air yang
dikonsumsi sebagai air minum dan air bersih. Parameter yang biasa digunakan adalah
banyaknya mikroorganisme yang terkandung dalam air limbah.
1.2 Jenis-Jenis Bakteri Lumpur Aktif
Mikroorganisme dalam lumpur aktif
Proses activated sludge memanfaatkan mikroorganisme aerob untuk melakukan
perombakan zat-zat organik dari air limbah. Lumpur yang dimaksud di dalam sistem
activated sludge adalah mikroorganisme itu sendiri. Konsumsi zat-zat organik tersebut
bisa diibaratkan dengan makan. Dengan memakan zat-zat organic dari dalam air
limbah, maka mikroorganisme dapat tumbuh (memperbanyak diri).
Seperti mikroorganisme pada umumnya, mikroorganisme dalam lumpur aktif
memerlukan sumber nutrisi seperti karbon, nitrogen, fosfor, sulfur, dan unsur-unsur
mikro lainnya yang digunakan dalam proses metabolisme. Semua nutrisi yang
dibutuhkan tersebut dapat diperoleh dari limbah cair (Buchari dkk., 2001).
Komponen biologi pada lumpur aktif adalah mikroorganisme. Lumpur aktif
mengandung mikroorganisme yang variatif. Secara umum ditemukan Prokariota
(bakteri) dan eukariota (protozoa, crustacean, nematode dan rotifier), terkadang
terdapat bakteriophage, yang merupakan virus bakteri. Fungi ditemukan tetapi tidak
terlalu sering. Jamur, rotifer, dan protozoa juga terdapat pada lumpur aktif. Protozoa
umumnya berupa spesies bersilia, tetapi protozoa berflaglea dan amuba juga bisa
terdapat pada lumpur aktif. Prozoa berfungsi sebagai indikator kondisi lumpur aktif dan
siliata berperan dalam penyisihan Eschercia coli dari saluran pembuangan. Terkadang
virus yang berasal dari manusia juga terdapat dalam influen saluran pembuangan,
tetapi dapat disingkirkan dalam jumlah besar oleh proses lumpur aktif.
Bakteri, fungi, protozoa dan rotifer tergabung dalam komponen biologis atau biological
mass pada lumpur aktif. Terkadang, terdapat juga kelompok metazoan, seperti cacing
nematode. Pemberian udara yang konstan dan kontinu pada tangki aerasi dan
resirkulasi lumpur menentukan pertumbuhan mikroorganisme yang terlibat di
dalamnya. Pertumbuhan sel tergantung dari pada komposisi kimia air limbah dan
karakteristik dari mikroorganisme dalam komunitas biologi yang terlibat. Spesies yang
mendominasi sistem tergantung pada kondisi lingkungan, design proses, model
operasi instalasi unit lumpur aktif, dan karakteristik influen setelah proses
pengendapan. Mikroorganisme tersebut bersatu dalam flok dengan adanya produk
polimer organik dan ikatan elektrostatik. Konsumen utama dari materi organik limbah
cair adalah bakteri heterotropik, walaupun dengan adanya partikel organik lain,
protozoa dapat berfungsi dengan baik. Beberapa spesies bakteri dapat
mengkonsumsi beberapa jenis materi organik yang berbeda sekaligus, beberapa
spesies hanya mengkonsumsi senyawa organik tertentu. Desain dan analisis reaktor
lumpur aktif tergantung dari karakteristik mikroorganisme di dalamnya. Biasanya
parameter yang diukur adalah reaksi stoikiometri dan kinetic. Beberapa mikroba
adalah konsumen sekunder, artinya mereka mengkonsumsi material yang dilepaskan
oleh consumen primer. Contohnya adalah prokariot yang mendegardasi produk
sampingan dari proses degradasi BOD. Beberapa prokariota juga mengkonsumsi
mikroba lain yang mati. Beberapa eukariota bersifat predator dan mengkonsumsi
bakteri dan bakteriofag.
a. Bakteri
Bakteri merupakan komponen utama dari flok lumpur aktif, terdapat 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 (Sutapa, 1999). Menurut Metcalf dan Eddy (2003),
mikroorganisme ditemukan dalam jumlah yang sangat bervariasi hampir dalam
semua bentuk air limbah, biasanya dengan konsentrasi 105-108 sel/ml.
Kebanyakan merupakan sel tunggal yang bebas ataupun berkelompok dan mampu
melakukan proses-proses kehidupan baik itu tumbuh, bermetabolisme, dan
bereproduksi. Dalam siklus hidupnya, mikroorganisme mengalami 4 fase
kehidupan, yaitu:
1. Fase Lag
Merupakan fase adaptasi bagi mikroorganisme untuk menyesuaikan diri
dengan lingkungan yang baru. Biasanya fase ini terjadi pada bak equalisasi.
2. Fase Pertumbuhan Dalam fase ini mikroorganisme tumbuh dan berkembang
secara eksponensial apabila fase lag dapat dilalui dengan berhasil. Fase
pertumbuhan ini terjadi pada bak aerasi.
3. Fase Stasioner Pada fase ini mikroorganisme tidak mengalami
perkembangbiakkan karena persediaan nutrien sudah hampir habis digunakan
pada fase pertumbuhan. Fase ini terjadi pada tangki aerasi.
Distribusi Bakteri Heteropik Aerobik Dalam Lumpur Aktif Standard (Hiraishi et al.
(1989).
Genus kelompok PERSENTASI
DARI TOTAL ISOLAT
Comamonas-Pseudomonas 50
Alkaligenes 5.8
Pseudomonas (Kelompok
Florescent)
1.0
Paracoccus 11.5
Unidentified (gram negative rods) 1.9
Aeromomas 1.9
Flavobacterium - Cytophaga 13.5
Bacillus 1.9
Micrococcus 1.9
Coryneform 5.8
Arthrobacter 1.9
Aureobacterium-Microbacterium 1.9
Bakteri merupakan mikrorganisme yang paling dominan dan memegang peranan
penting dalam proses lumpur aktif. Bakteri yang terdapat dalam lumpur aktif dapat berbentuk
individual berukuran 1 mikron hingga berbentuk agregat atau koloni kasat mata. Komposisi
mikroorganisme ini adalah 70-90% bakteri yang hidup dari bahan organik dan 10-30%
bakteri yang hidup dari materi inorganik.
Kebanyakan bakteri yang terdapat pada lumpur aktif adalah jenis gram negative.
Beberapa genus yang paling sering ditemukan diataranya: Pseudomonas, Arthrobacter,
Comamonas, Laphomonas, Zooglea, Spaerotilus, Azotobacter, Chromobacterium,
Achromobacter, Flavobacterium, Bacillus dan Nocardia. Gabungan berbagi jenis bakteri
dapat menyebabkan kesulitan dalam proses pengendapan.
Baik bakteri aerobik maupun anaerobik terdapat dalam lumpur aktif, tapi biasanya
bersifat fakultatif, dapat hidup dengan atau tanpa dissolved oksigen. Beberapa bakteri
bersifat strict aerob (hanya dapat hidup dengan adanya oksigen), sementara yang lain
anerob (dapat beraktivitas optimum pada kondisi tidak ada oksigen). Kecenderungan jenis
bakteri yang hidup pada proses lumpur aktif adalah yang bersifat fakultatif (dapat hidup
dengan atau tanpa oksigen), yang merupakan faktor penting dalam kesintasan lumpur aktif
ketika konsentrasi oksigen terlarut rendah atau mengalami penurunan.
Bakteri yang paling mendominasi adalah jenis heterotrof yaitu bakteri yang
membutuhkan komponen organik untuk suplai karbon dan energi. Bakteri heterotropik dan
autrotopic terdapat pada lumpur aktif, tetapi bakteri heterotropik lebih dominan. Bakteri
heterotropik memperoleh energy dengan memanfaatkan materi organik karbon dalam air
limbah untuk mensisntesis sel baru. Dalam saat yang bersamaan bakteri ini melepaskan
energi melaui konversi komponen organik menjadi karbon dioksida dan air. Genus bakteri
hetrotropik yang banyak ditemukan dalam lumpur aktif adalah Achromobacter, Alcaligenes,
Arthrobacter, Citromonas, Flavobacterium, Pseudomonas, dan Zoogloea.
Gambar 8 Pseudomonas sp.
Gambar 9 Arthrobacter sp.
Gambar 10 Alcaligenes sp.
Bakteri autotrof, yaitu bakteri yang menggunakan komponen inorganik untuk
pertumbuhan sel, muncul sebanding dengan proporsi konsentrasi karbon dan nitrogen.
Bakteri autotrof pada lumpur aktif mereduksi komponen karbon yang telah teroksidasi
seperti karbon dioksida untuk pertumbuhan sel. Bakteri ini memperoleh energi dengan
mengoksidasi nitrogen ammonia menjadi nitrogen nitrat dalam dua tahap proses konversi
yang dikenal sebagai nitrifikasi. Karena hanya sedikit energi yang diperoleh dari reaksi
oksidasi ini, dan karena energi sangat dibutuhkan untuk mengkonversi karbon dioksida
menjadi karbon seluler, bakteri nitrifikasi jumlahnya sangat terbatas pada lumpur aktif.
Bakteri nitrifikasi yang bersifat autotrof memiliki laju pertumbuhan yang lebih lambat
dibandingkan bakteri heterotrof (carbon-removing bacteria). Hanya dua genus yang
mengkonversi ammonia menjadi nitrat dalam lumpur aktif, yaitu Nitrobacter dan
Nitrosomonas.
Gambar 11 Nitrobacter sp
Reaksi nitrifikasi
2 NH4+ + 3O2 2NO2- + 4H+ + 2H2O + energi
Nitrosomonas
2NO2 + O2 2NO3- + energi
Nitrobacter
Nitifikasi baru dapat terjadi ketika waktu tinggal lumpur aktif (Mean Cell Residence
time/MCRT) diperpanjang. Semakin panjang waktu tinggal, semakin besar kemungkinan
populasi bakteri nitrifikasi untuk hidup. Tetapi karena kebutuhan oksigen untuk proses
nitrifikasi yang lengkap sangat tinggi, maka suplai oksigen dan kebutuhan pemenuhan
energy untuk system lumpur aktif akan meningkat. Selain itu, pH optimum untuk
pertumbuhan bakteri nitrifikasi adala 8-9, dimana pH dibawah 7 menyebabkan menurunnya
aktivitas nitrifikasi secara signifikan. Pada proses konversi ammonia menjadi nitrat, mineral
bersifat asam diproduksi. Ketika hal tersebut terjadi, pH sistem akan menurun dan
menghambat nitrifikasi. Selain itu, walaupun nitrifikasi dapat terjadi pada range suhu yang
luas, tetapi penurunan suhu memperlambat proses nitrifikasi.
Sistem lumpur aktif didesain khusus untuk meningktkan pertumbuhan bakteri yang
dapat menyisihkan karbon dari lair limbah dan penambahan bahan kimia untuk tujuan
tersebut dapat menekan terjadinya nitrifikasi. Beberapa lumpur aktif didesain untuk proses
nitrfikasi pada tahap kedua dalam system lumpur aktif 2 tahap melaui perpanjangan waktu
tinggal (MCRT) yang dibutuhkan untuk proses nitrifikasi. Beberapa sistem dirancang khusus
hanya untuk nitrifikasi saja. Beberapa bakteri kemolitropik memperoleh energy dari oksidasi
komponen inorganic seperti ammonium, nitrit, sulfide, dan Fe (II) Bakteri kemolitropik
menyebabkan oksidasi BOD pada lumpur aktif. Bakteri pengoksidasi sulfide mempunyai
peranan penting dalam sludge bulking.
b. Jamur / Fungi
Jamur/fungi juga merupakan konstituen yang terdapat dalam lumpur aktif.
Organisme multiselular ini memetabolisme komponen organik dan sukses berkompetisi
dengan bakteri dalam kondisi lingkungan tertentu dalam kultur campuran. Sejumlah kecil
fungi dapat mengoksidasi ammonia menjadi nitrit, dan beberpa fungi dapat mengubahnya
menjadi nitrat. Fungi yang paling umum terdapat pada proses lumpur aktif adalah
Sphaerotilus natans dan Zoogloea sp.
Gambar 12 Sphaerotilus natans Gambar 13 Zoogloea sp
c. Protozoa
Protozoa, walaupun tidak berperan secara langsung dalam mendegradasi meteri
organik, merupakan indikator limbah yang bebas dari toksin. Dalam lumpur aktif yang
terkondisikan dengan baik protozoa bersilia yang menempel pada flok adalah indikator
utama. Sejumlah spesies protozoa terdapat dalam proses lumpur aktif. Protozoa adalah
organisme sel tunggal yang menkonsumsi bakteri dan partikulat. Protozoa bersilia
merupakan spesies utama dalam proses lumpur aktif, protozoa berflagella dan amuba dapat
muncul dalam porsi kecil. Protozoa bersilia yang terdapat dalam proses lumpur aktif adalah
Aspidisca costata, Carchesium polypinum, Chilodonella uncinata, Opercularia coarcta dan
O. microdiscum, Trachelophyllum pusillum, Vorticella convallaria dan V. microstoma.
Gambar 14 Charcesium
Gambar 15 Opercularia
Gambar 16 V. Convallaria
Prozoa berguna sebagai indikator kondisi lumpur aktif. Karena bersifat strict aerob,
mikroorganisme ini merupakan indikator utama untuk kondisi aerobik (walaupun beberapa
protoa mapu bertahan hidup selam 12 jam tanpa oksigen). Protozoa juga indikator
lingkungan toksik, karena bersifat sangat sensitif terhadap toksik disbanding bakteri. Salah
satu tanda terjadinya masalah toksisitas dalam proses lumpur aktif adalah ketidakhadiran
protozoa dan kurangnya mobilitas protozoa. Gambaran sistem lumpur aktif yang
dioperasikan dengan baik dan stabil adalah eksistensi sejumlah besar prozoa dalam massa
biologi. Protozoa bersilia memiliki peranan penting dalam penyisihan bakteri Eschercia coli
dari limbah melalui proses predasi dan flokulasi. Populasi E.coli direduksi sekitar 91-99%
dalam proses lumpur aktif.
d. Rotifer
Rotifer adalam mikroorganisme akuatik multiseluler yang tampak seperti roda yang
berputar cepat ketika bergerak. Hal ini disebabkan bagian anterior end pada rotifier
berbentuk retractible disc, atau corona, menampung lingkaran berisi silia kuat. Rotifier dapat
mengkonsumsi mikroba dan partikulat. Seperti protozoa, mikroorganisme ini strict aerob dan
lebih sensitif terhadap kondisi toksik dibandingkan bakteri. Rotifier hanya ditemukan dalam
sistem lumpur aktif yang sangat stabil.
Gambar 17 Lecane sp (Rotifer)
e. Virus
Virus juga ditemukan dalam influen air limbah dalam proses lumpur aktif, terutama
virus yang berasal dari manusia yang dieksresikan lewat feces. Virus yang dapat masuk ke
dalam tubuh manusia ini dibagi dalam tujuh kelompok, yaitu: adenovirus, coxsackievirus,
echovirus, infectious hepatitus, poliovirus, dan reovirus.
Virus yang berasal dari hewan dan tumbuhan terdapat dalam jumlah yang lebih kecil,
virus yang menginvasi bakteri juga mungkin terdapat dalam jumlah sangat kecil. Jumlah
virus ini dapat direduksi oleh proses lumpur aktif, mekanisme penyisihan dan de-aktivasinya
masih belum dapat dijelaskan. Berbagai penenelitian oleh ilmuan menemukan bahwa
adanya proses inaktivasi virus oleh biological antagonist dalam lumpur, adsorpsi dan reduksi
dimana partikel tersuspensi, materi koloidal , aerasi dan kemungkinan substansi toksik
memegang peranan penting.
Gambar 18 Human adenovirus 2
Gambar 19 Polio virus
Gambar 20 Hepatitus a virus
1.3 Faktor Kontrol Lumpur Aktif dan Perhitungannya
Beberapa faktor biologis dan fisika yang mempengaruhi efisiensi proses lumpur aktif
antara lain:
1.Umpan organik dan hidrolik pada tangki aerasi
2.Oksigen terlarut pada tangka aerasi
3.Laju biosolids wasting
4.Laju return activated sludge (RAS)
5.Umpan clarifier
6.Karakteristik tumbukan dan pengendapan padatan
(Operator Training and Certification Unit, 2007)
Parameter yang umum digunakan dalam lumpur aktif adalah sebagai berikut:
1. 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.
2. 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. MLVSS diukur dengan memanaskan terus sampel filter yang
telah kering pada 600 - 6500C, dan nilainya mendekati 65-75% dari MLSS.
3. 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. Rasio F/M yang rendah mencerminkan bahwa
mikroorganisme dalam tangki aerasi dalam kondisi lapar, semakin rendah rasio F/M
pengolah limbah semakin efisien.
4. Hidraulic retention time (HRT). Waktu tinggal hidraulik (HRT) adalah waktu rata-rata
yang dibutuhkan oleh larutan influent masuk dalam tangki aerasi untuk proses
F/M = Q x BOD5
MLSS x V
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.
5. 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):
Umur Lumpur (Hari) = MLSS x V
SSe x Qe + SSw X Qw
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. 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).
(Herlambang, 2009)
1.4 Proses Pengolahan Lumpur Aktif
a. Jenis – jenis Pengolahan Lumpur Aktif
HRT = 1/D = V/ Q
1.5 Pengkondisian Nutrient Pada Lumpur Aktif
1.6 Cara Mengembangkan & Mempertahankan Keanekaragaman Bakteri Lumpur Aktif
1.7 Kelemahan & Kelebihan Sistem Lumpur Aktif
Kelebihan Kekurangan
Daya larut oksigen dalam air limbah lebih
besar
Areal instalasi luas, sehingga membutuhkan
dana investasi cukup besar, akibatnya
pemanfaatan teknologi lumpur aktif menjadi
tidak efisien di Indonesia
Efisiensi proses lebih tinggi Proses operasional yang rumit mengingat
proses lumpur aktif memerlukan
pengawasan yang cukup ketat seperti
kondisi suhu dan bulking control proses
endapan
Cocok untuk pengolahan air limbah dengan
debit kecil untuk polutan organik yang susah
terdegradasi
Membutuhkan energi yang besar
Membutuhkan operator yang terampil dan
disiplin dalam mengatur jumlah massa
mikroba dalam reactor
Membutuhkan penanganan lumpur lebih
lanjut
Strategi control yang baik sangat penting untuk keberhasilan proses pada proses activated
sludge. Beberapa strategi termasuk dalam aplikasi long – term control methods dan short
term methods. Berikut adalah metode control pada proses activated sludge :
Tabel Parameter Kinerja dan Kontrol Proses Activated Sludge
Parameter Kinerja Kontrol Pengukuran
MLSS Konsentrasi MLSS
Organic Loading Konsentrasi Substrat Influent
Konsentrasi MLSS
Debit Influent
Solid Retention Time Konsentrasi MLSS
Recycle Konsentrasi suspended solid
Hydraulic Method Debit Influent
Recycle Flow Rate
Sumber : Linvil, 1980
Berikut merupakan beberapa masalah yang sering terjadi pada operasi sistem activated
sludge dan penyebabnya.
Tabel Permasalahan pada proses activated sludge dan penyebabnya
Masalah Penyebab
Kelarutan Rendah
Reduksi BOD
1. Nilai SRT terlalu rendah
2. pH terlalu tinggi atau terlalu rendah
3. Materi toxic dalam influent
4. Aerasi yang tidak cukup
5. Short Circuitting
Kandungan padatan effluent tinggi pada bak
sedimentasi
1. Nilai SRT terlalu tinggi
2. Nilai SRT terlalu rendah
3. Aerasi yang tidak cukup
4. Debit pengembalian lumpur terlalu rendah
Odors 1. Aerasi yang tidak cukup bak aerasi
2. Kondisi Anaerobic pada bak
penampungan lumpur
Sumber : Linvil, 1980
Tabel Solusi Operasional dan konstruksional masalah pada proses activated sludge
Kondisi Tindakan
Nilai Solid Retention Time
a. Terlalu Tinggi
b. Terlalu Rendah
1. Mengurangi Debit pembuangan lumpur
2. Melakukan equalisasi debit inlet
1. Meningkatkan debit pembuangan lumpur
pH yang terlalu tinggi atau terlalu rendah 1. Equalisasi debit inlet
2. Netralisasi debit inlet
Aerasi tidak memadai 1. Meningkatkan kapasitas aerasi
2. Redistribusi aerator sepanjang bak aerasi
3. Equalisassi debit inlet
Pencampuran materi organih rendah Meningkatkan kapasitas aerasi
Sumber : Mark J Hammer, 2004
BAB III
STUDI KASUS
Penelitian ini dilakukan di Waste Water Treatment Plant (WWTP) PT. KIMA
Makassar.Waktu pelaksanaan pengumpulan data dan informasi dimulai pada bulan Agustus-
September 2013.
Sampel penelitian ini terbagi atas dua jenis, yaitu ;
Sampel inffluent air limbah yang diambil di kolam penampungan sebelum dilakukan
perlakuan sebanyak 1 liter untuk dianalisa COD, BOD, TSS dan Amoniak. Sampel
untuk pengujian air limbah inffluent hanya satu, hal ini menganggap kualitas influet
pada hari yang lain sama.
Sampel air limbah pada tanggal 29 Agustus yang diambil sebanyak 700 ml pada kolam
penampungan dan lumpur aktif sebanyak 300 ml pada kotak lumpur aktif, selanjutnya
dilakukan pengadukan untuk menghomogenkan keduanya. Sepuluh liter (10000ml) air
limbah tersebut dibagi ke dalam lima wadah (botol) yang kemudian diaerasi selama
waktu yang telah ditentukan. Waktu untuk pengujian sampel kelima botol tersebut
adalah hari pertama aerasi, hari keempat aerasi, hari kelima aerasi, hari ketujuh aerasi
dan hari kesembilan aerasi. Total sampel untuk pengujian kualitas effluent air limbah
adalah 5 buah, yang dianalisis pH, suhu, BOD, COD, TSS dan Amoniak.
HASIL DAN PEMBAHASAN
a. Analisis Data
Lumpur aktif adalah salah satu pengolahan biologi yang sering digunakan dalam proses
pengolahan limbah cair. Proses pada lumpur aktif bersifat aerobik, dimana mikroorganisme
memerlukan oksigen untuk proses mengurai zat pencemar.
Salah satu parameter penting pada lumpur aktif adalah umur lumpur (Sakti A Siregar,
2009). Umur lumpur dapat mempengaruhi kualitas effluent limbah cair.
Adapun hasil penelitian kualitas effluent limbah cair dan efisiensi setelah mengalami
proses aerasi dengan waktu-waktu yang telah ditentukan sebagai berikut :
Tabel 1 Hasil Pengukuran Kualitas Effluent Limbah Cair
No Parameter Satuan
Hasil Pengujian
InletHari
ke-1
Hari
ke-4
Hari
ke-5
Hari
ke-7
Hari
ke-9
A Fisika
1Residu
Tersuspensi (TSS)mg/L 342 266 120 58 45 69
B Kimia
1 Amoniak mg/L 74.43 62.33 40.69 10.81 10.21 7.91
2 COD mg/L423.2
8120.72 73.92 57.72 70.96 85.67
3 BOD mg/L170,1
178.84 42.67 23.07 34.67 61.03
Tabel .2. Efisiensi Pengolahan Limbah Cair Menggunakan Metode Lumpur Aktif
Tanggal
TSS BOD Amoniak COD
I E Eff
(%)
I E Eff
(%)
I E Eff
(%)
I E Eff
(%)mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L
Aerasi
H+1342 266 22.22 170.11 78.84 53.65 74.43 62.33 16.26
423.2
8120.72 71.48
Aerasi
H+4342 120 64.91 170.11 42.67 74.92 74.43 40.69 45.33
423.2
873.92 82.54
Aerasi
H+5342 58 83.04 170.11 23.07 86.44 74.43 10.81 85.48
423.2
857.72 86.36
Aerasi
H+7342 45 86.84 170.11 34.67 79.62 74.43 10.21 86.28
423.2
870.96 83.24
Aerasi
H+9342 69 79.82 170.11 61.03 64.12 74.43 7.91 89.37
423.2
885.67 79.76
Min 342 45 22.22 170.11 23.07 53.65 74.43 7.91 16.26 423.2 57.72 71.48
8Max 266 86.84 78.84 86.44 62.33 89.37 120.72 86.36
Dengan adanya hasil pengamatan diatas (pada tabel 1 dan 2)
BAB IV
KESIMPULAN
DAFTAR PUSTAKA
Curds, C.R dan Hawkes, H.A, 1983. Ecological Aspects of Used Water Treatment
(vol.3) .Academic Press. New York.
Hammer, Mark.J. 1986. Water and Wastewater Technology, SI Version. John Wiley & Sons : New York.
Herlambang, Ari, 2009. Teknologi Pengolahan Limbah Tekstil Dengan Sistem Lumpur Aktif.
Kelompok Teknologi Pengelolaan Air Bersih dan Limbah Cair,
Direktorat Teknologi Lingkungan, Kedeputian Bidang Informatika, Energi dan Material.
Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi. Jakarta Pusat.
http://www.enviro.bppt.go.id/~Kel-1/
Nathanson, J.A, 1986. Basic Environmental Technology: Water Supply, Waste Disposal,
Pollution Control. Prentice Hall College. Mishawaka.
Operator Training and Certification Unit, 2007. Activated Sludge Process Control: Training
Manual For Wastewater Treatment Plant Operators. State of Michigan Department of
Environmental Quality.
https://www.michigan.gov/documents/deq/wrd-ot-activated-sludge-manual_460007_7.pdf
Sterritt, R M and J H Lester. 1988. Microbiology for environmental and public health
engineers. E & F N Spoon Ltd. London