TUGAS 5 PENGOLAHAN AIR DAN AIR LIMBAH

PENANGGULANGAN PARAMETER LIMBAH

Disusun Oleh:

Juwita Nur Astuti

11/319032/TK/38169

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS GADJAH MADA

2013

Penanggulangan COD ,BOD, dan TSS

Senyawa organik yang terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen dengan elemen aditif

nitrogen, sulfur, fosfat, dll cenderung untuk menyerap oksigen-oksigen yang tersedia dalam

limbah air dikonsumsi oleh mikroorganisme untuk mendegredasi senyawa organik akhirnya

oksigen. Konsentrasi dalam air limbah menurun, ditandai dengan peningkatan COD, BOD,

TSS dan air limbah juga menjadi berlumpur dan bau busuk. Semakin tinggi konsentrasi COD

menunjukkan bahwa kandungan senyawa organik tinggi tidak dapt terdegredasi secara

biologis. EM4 pengobatan 10 hari dalam tangku aerasi harus dilanjutkan karena peningkatan

konsentrasi COD. Fenomena ini menunjukkkan bahwa EM4 tidak bisa eksis baik di kondisi

ini air limbah, karena populasi yang kuat dan jumlah rendah mikroorganisme dalam air

limbah.

Beberapa proses dalam penanganan COD, BOD, dan TSS yaitu

Tangki/bak netralisasi (Netralizing Tank).

Tangki ini dipakai untuk menaikkan pH limbah pabrik dari 4,2 menjadi 7,0. Hal ini dilakukan

pada waktu pertama kali effluent treatment dijalankan.

Menara Pendingin (Cooling tower).

Menara pendingin dipakai untuk menurunkan suhu limbah pabrik sebelum dimasukkan ke

dalam kolam-kolam dari 70 0C menjadi 30

0C. Hal ini dilakukan karena pada suhu 70

0C

bakteri-bakteri pengurai (pembuat gas methan) mati, sedangkan suhu optimum 40 0C. Alat ini

terdiri dari menara yang dipasang kisi-kisi dengan tujuan untuk mempercepat proses

pendinginan. Limbah dari pabrik dipompakan ke bagian atas menara pendingin dan turun

terpencar melalui kisi-kisi, sehingga terjadi penurunan suhu. Apabila pancaran tidak merata,

adakan pemeriksaan dan perbaikan pada kisi-kisi.

Kolam Pembiakan/Seeding Pond.

Dipakai untuk membiakkan bakteri yang akan bekerja di dalam anaerobik pond. Sewaktu-

waktu diberi limbah PKS sebagai makanan, dan pada waktu-waktu tertentu sebagian diisikan

ke dalam anaerobik (dengan cara over flow). Tidak seluruh limbah melalui seeding pond.

Bakteri dalam seeding pond hidup, apabila terdapat gelembung-gelembung gas methan yang

timbul. PH selalu dijaga tidak boleh lebih kecil dari 6,5-6,8 dengan penambahan abu janjang,

kapur/soda ash.

Kolam/Tangki Anaerobik (Anaerobik Pond/Tank).

Pengolahan limbah PKS yang terutama terjadi disini, dimana lemak diubah menjadi gas

methan. Anaerobik pond ini dapat menampung air limbah hasil pengolahan 600 m3/hari

selama 120 hari (lemak diubah menjadi asam organik dan selanjutnya asam organik tersebut

diubah menjadi gas methan oleh bakteri anaerob pembuat methan (Methanobacterium

Omelianskii). Untuk lebih mengaktifkan reaksi terjadinya methan, maka cairan dari

anaerobik pond belakang harus dipompakan secara kontinue setiap hari ke dalam anaerobik

muka (Recycling). Apabila bakteri dalam kolam ini kurang aktif dari seeding pond dengan

cara memompakan cairan dari dalam kolam ini. Anaerobik ke dalam seeding pond, yang

secara over flow bakteri aktif mengalir ke dalam kolam anaerobik. Derajat kemasaman (pH)

dalam kolam ini harus dijaga minimal 6.

Kolam Aerasi (Aeration Pond).

Kolam aerasi/aeration pond dipakai untuk memperkaya oksigen dan membunuh bakteri

anaerob dengan cara menyebarkan cairan ke udara dengan mempergunakan aerator, ataupun

dengan memasukkan udara ke dalam cairan dengan menggunakan kompressor. Aerator

ataupun kompresor harus berjalan terus menerus selama 24 jam/hari.

Kolam Pengendapan/Settling Pond

Kolam pengendapan dipakai untuk mengendapkan zat-zat padat yang dikandung oleh cairan

yang berasal dari kolam aerobik. Apabila dijumpai pendangkalan akibat pengendapan zat-zat

padat, diadakan pembersihan/pengerokan.

Kolam aerobik/Aerobic Pond.

Kolam ini dipakai untuk memberikan kesempatan cairan dari kolam pengendapan untuk

menyerap lebih banyak oksigen dari udara. Kolam ini adalah kolam terakhir dalam proses air

limbah, dan dipakai untuk memberi kesempatan kepada cairan yang berasal dari kolam

pengendapan menyerap oksigen lebih banyak.

PenanggulanganLimbahAmoniak

Amonia dan nitrit termasuk senyawa pencemar yang berasal dari senyawa-senyawa

nutrien, yang berasal dari senyawa NH-3 -- N atau NO2--N. Jika berada dalam kondisi

anaerobic( kurang oksigen ) , kemungkinan akan menimbulkan dampak lingkungan yang

merugikan.Proses pengolahan yang biasa dilakukan untuk menghilangkan atau mengurangi

kandungan nutrien ( amonia / nitrit )secara teoritis bisa mengunakan proses presipitasi ,

chlorinasi dengan aerasi dan Unit Lumpur Aktif dengan sistem aerasi.

Presipitasi biasa dilakukan untuk menghilangkan logam-logam berat, nutrient serta anorganik

yang terlarut dalam limbah cair.

Caranya : pH limbah awal biasanya sekitar 8-9 , dinaikkan dengan menambahkan

basa hingga mencapai 11 satuan pH, hingga terbentuk endapan. Sebelum dilakukan

percobaan sebaiknya dilakukan trial untuk mendapat kan kondisi operasi yang optimal. Juga

perlu dicarikan kombinasi zat pengemban koagolasi, sehingga proses pengendapannya bisa

lebih sempurna hingga terjadi coo-presipitasi.

Chlorinasi : Biasanya dilakukan penambahan Calsium Hypo Chloride disertai dengan

aerasi, disamping terjadi pergeseran keseimbangan amonia didalam limbah juga terjadi

proses desinfeksi. Calsium Hypo Chlloride adalah oksidator kuat yang akan menghancurkan

reduktor-reduktor dari zat-zat organik termasuk amoniak dan nitrit juga akan membunuh

bakteri-bakteri pathogen yang ada dalam air.

Pengunaan teknik ini harus hati-hati dan mengunakan alat PPE( Personal Protective

Equipment ) yang memadai, seperti respirator dan sarung tangan polyetilene. Gas klor atau

Cl-2 akan sangat berbahaya jika terhirup oleh pernafasan dan akan merusak alveoli paru-

paru.

Unit Lumpur Aktif atau Tricling Filter ( Moving Bed Biologycal Reactor / Rotary

Biologycal Reactor ) dengan mengunakan mikroba yang telah terseleksi yang cocok dengan

kontaminan limbah yang ada, yang dikembangkan dari limbah itu sendiri. Diberi aerasi

mengunakan blower dan udara dialirkan melalui difusser agar distribusi oksigen lebih lebih

merata atau dengan mengunakan turbo jet aerator/surface aerator/MTO2 ( poros baling-baling

berputar yang menghasilkan gerakan turbulensi yang pada akhirnya menghasilkan

gelembung-gelembung halus yang meningkatkan kadar oksigen terlarut di semua bagian

kolam aerasi.

Kandungan oksigen terlarut minimal 2 ppm (kebutuhan minimal agar bakteri /

mikroorganisme bisa hidup). Prinsipnya : Dengan adanya udara (oksigen) bakteri aerobik

akan memakan zat-zat organik dalam air, selanjutnya bakteri tersebut berkembang biak ,

hingga akan menurunkan parameter COD / Amoniak dan seterusnya bakteri yang tidak

produktif mati, sebagai lumpur dan diendapkan lalu dibuang.

Penanggulangan DO

Cara untuk menanggulangi jika kelebihan kadar oksigen terlarut adalah dengan cara :

1. Menaikkan suhu/temperatur air, dimana jika temperatur naik maka kadar oksigen terlarut

akan menurun.

2. Menambah kedalaman air, dimana semakin dalam air tersebut maka semakin kadar

oksigen terlarut akan menurun karena proses fotosintesis semakin berkurang dan kadar

oksigen digunakan untuk pernapasan dan oksidasi bahan bahan organik dan anorganik.

Cara untuk menanggulangi jika kekurangan kadar oksigen terlarut adalah:

1. Menurunkan suhu/temperatur air, dimana jika temperatur turun maka kadar oksigen

terlarut akan naik.

2. Mengurangi kedalaman air, dimana semakin dalam air tersebut maka semakin kadar

oksigen terlarut akan naik karena proses fotosintesis semakin meningkat.

3. Mengurangi bahan bahan organik dalam air, karena jika banyak terdapat bahan organik

dalam air maka kadar oksigen terlarutnya rendah.

4. Diusahakan agar air tersebut mengalir.

Penanganan Limbah Heavy Metal

Terdapat banyak metode pengolahan limbah B3 di industri, tiga metode yang paling populer

di antaranya ialah chemical conditioning, solidification/Stabilization, dan incineration.

1. Chemical Conditioning

Salah satu teknologi pengolahan limbah B3 ialah chemical conditioning. Tujuan utama dari

chemical conditioning ialah:

o menstabilkan senyawa-senyawa organik yang terkandung di dalam lumpur

o mereduksi volume dengan mengurangi kandungan air dalam lumpur

o mendestruksi organisme patogen

o memanfaatkan hasil samping proses chemical conditioning yang masih memiliki nilai

ekonomi seperti gas methane yang dihasilkan pada proses digestion

o mengkondisikan agar lumpur yang dilepas ke lingkungan dalam keadaan aman dan dapat

diterima lingkungan

Chemical conditioning terdiri dari beberapa tahapan sebagai berikut:

- Concentration thickening

Tahapan ini bertujuan untuk mengurangi volume lumpur yang akan diolah dengan cara

meningkatkan kandungan padatan. Alat yang umumnya digunakan pada tahapan ini ialah

gravity thickener dan solid bowl centrifuge. Tahapan ini pada dasarnya merupakan tahapan

awal sebelum limbah dikurangi kadar airnya pada tahapan de-watering selanjutnya.

Walaupun tidak sepopuler gravity thickener dan centrifuge, beberapa unit pengolahan limbah

menggunakan proses flotation pada tahapan awal ini.

- Treatment, stabilization, and conditioning

Tahapan kedua ini bertujuan untuk menstabilkan senyawa organik dan menghancurkan

patogen. Proses stabilisasi dapat dilakukan melalui proses pengkondisian secara kimia, fisika,

dan biologi. Pengkondisian secara kimia berlangsung dengan adanya proses pembentukan

ikatan bahan-bahan kimia dengan partikel koloid. Pengkondisian secara fisika berlangsung

dengan jalan memisahkan bahan-bahan kimia dan koloid dengan cara pencucian dan

destruksi. Pengkondisian secara biologi berlangsung dengan adanya proses destruksi dengan

bantuan enzim dan reaksi oksidasi. Proses-proses yang terlibat pada tahapan ini ialah

lagooning, anaerobic digestion, aerobic digestion, heat treatment, polyelectrolite

flocculation, chemical conditioning, dan elutriation.

- De-watering and drying

De-watering and drying bertujuan untuk menghilangkan atau mengurangi kandungan air dan

sekaligus mengurangi volume lumpur. Proses yang terlibat pada tahapan ini umumnya ialah

pengeringan dan filtrasi. Alat yang biasa digunakan adalah drying bed, filter press,

centrifuge, vacuum filter, dan belt press.

- Disposal

Disposal ialah proses pembuangan akhir limbah B3. Beberapa proses yang terjadi sebelum

limbah B3 dibuang ialah pyrolysis, wet air oxidation, dan composting. Tempat pembuangan

akhir limbah B3 umumnya ialah sanitary landfill, crop land, atau injection well.

2. Solidification/Stabilization

Di samping chemical conditiong, teknologi solidification/stabilization juga dapat diterapkan

untuk mengolah limbah B3. Secara umum stabilisasi dapat didefinisikan sebagai proses

pencapuran limbah dengan bahan tambahan (aditif) dengan tujuan menurunkan laju migrasi

bahan pencemar dari limbah serta untuk mengurangi toksisitas limbah tersebut. Sedangkan

solidifikasi didefinisikan sebagai proses pemadatan suatu bahan berbahaya dengan

penambahan aditif. Kedua proses tersebut seringkali terkait sehingga sering dianggap

mempunyai arti yang sama. Proses solidifikasi/stabilisasi berdasarkan mekanismenya dapat

dibagi menjadi 6 golongan, yaitu:

Macroencapsulation, yaitu proses dimana bahan berbahaya dalam limbah dibungkus

dalam matriks struktur yang besar

Microencapsulation, yaitu proses yang mirip macroencapsulation tetapi bahan

pencemar terbungkus secara fisik dalam struktur kristal pada tingkat mikroskopik

Precipitation

Adsorpsi, yaitu proses dimana bahan pencemar diikat secara elektrokimia pada

bahan pemadat melalui mekanisme adsorpsi.

Absorbsi, yaitu proses solidifikasi bahan pencemar dengan menyerapkannya ke

bahan padat

Detoxification, yaitu proses mengubah suatu senyawa beracun menjadi senyawa lain

yang tingkat toksisitasnya lebih rendah atau bahkan hilang sama sekali

Teknologi solidikasi/stabilisasi umumnya menggunakan semen, kapur (CaOH2), dan bahan

termoplastik. Metoda yang diterapkan di lapangan ialah metoda in-drum mixing, in-situ

mixing, dan plant mixing. Peraturan mengenai solidifikasi/stabilitasi diatur oleh BAPEDAL

berdasarkan Kep-03/BAPEDAL/09/1995 dan Kep-04/BAPEDAL/09/1995.

3. Incineration

Teknologi pembakaran (incineration ) adalah alternatif yang menarik dalam teknologi

pengolahan limbah. Insinerasi mengurangi volume dan massa limbah hingga sekitar 90%

(volume) dan 75% (berat). Teknologi ini sebenarnya bukan solusi final dari sistem

pengolahan limbah padat karena pada dasarnya hanya memindahkan limbah dari bentuk

padat yang kasat mata ke bentuk gas yang tidak kasat mata. Proses insinerasi menghasilkan

energi dalam bentuk panas. Namun, insinerasi memiliki beberapa kelebihan di mana sebagian

besar dari komponen limbah B3 dapat dihancurkan dan limbah berkurang dengan cepat.

Selain itu, insinerasi memerlukan lahan yang relatif kecil.

Aspek penting dalam sistem insinerasi adalah nilai kandungan energi (heating value) limbah.

Selain menentukan kemampuan dalam mempertahankan berlangsungnya proses pembakaran,

heating value juga menentukan banyaknya energi yang dapat diperoleh dari sistem insinerasi.

Jenis insinerator yang paling umum diterapkan untuk membakar limbah padat B3 ialah rotary

kiln, multiple hearth, fluidized bed, open pit, single chamber, multiple chamber, aqueous

waste injection, dan starved air unit. Dari semua jenis insinerator tersebut, rotary kiln

mempunyai kelebihan karena alat tersebut dapat mengolah limbah padat, cair, dan gas secara

simultan.

Penanggulangan Limbah Minyak

Beberapa teknik penanggulangan tumpahan minyak diantaranya in-situ burning,

penyisihan secara mekanis, bioremediasi, penggunaan sorbent, penggunaan bahan kimia

dispersan, dan washing oil.[6]

In-situ burning adalah pembakaran minyak pada permukaan laut, sehingga mengatasi

kesulitan pemompaan minyak dari permukaan laut, penyimpanan dan pewadahan minyak

serta air laut yang terasosiasi. Teknik ini membutuhkan booms (pembatas untuk mencegah

penyebaran minyak) atau barrier yang tahan api. Namun, pada peristiwa tumpahan minyak

dalam jumlah besar sulit untuk mengumpulkan minyak yang dibakar. Selain itu, penyebaran

api sering tidak terkontrol.

Penyisihan minyak secara mekanis melalui 2 tahap, yaitu melokalisir tumpahan dengan

menggunakan booms dan melakukan pemindahan minyak ke dalam wadah dengan

menggunakan peralatan mekanis yang disebut skimmer.

Bioremediasi yaitu proses pendaurulangan seluruh material organik. Bakteri pengurai spesifik

dapat diisolasi dengan menebarkannya pada daerah yang terkontaminasi. Selain itu, teknik

bioremediasi dapat menambahkan nutrisi dan oksigen, sehingga mempercepat penurunan

polutan.

Penggunaan sorbent dilakukan dengan menyisihkan minyak melalui mekanisme adsorpsi

(penempelan minyak pad permukaan sorbent) dan absorpsi (penyerapan minyak ke dalam

sorbent). Sorbent ini berfungsi mengubah fase minyak dari cair menjadi padat, sehingga

mudah dikumpulkan dan disisihkan. Sorbent harus memiliki karakteristik hidrofobik,

oleofobik, mudah disebarkan di permukaan minyak, dapat diambil kembali dan digunakan

ulang. Ada 3 jenis sorbent yaitu organik alami (kapas, jerami, rumput kering, serbuk gergaji),

anorganik alami (lempung, vermiculite, pasir) dan sintetis (busa poliuretan, polietilen,

polipropilen dan serat nilon).

Dispersan kimiawi merupakan teknik memecah lapisan minyak menjadi tetesan kecil

(droplet), sehingga mengurangi kemungkinan terperangkapnya hewan ke dalam tumpahan

minyak. Dispersan kimiawi adalah bahan kimia dengan zat aktif yang disebut surfaktan.

Washing oil yaitu kegiatan membersihkan minyak dari pantai.

Penanganan Bakteri Coli

Escherichia coli, atau biasa disingkat E. coli, adalah salah satu jenis spesies utama

bakteri gram negatif. Pada umumnya, bakteri yang ditemukan oleh Theodor Escherich ini

dapat ditemukan dalam usus besar manusia. Kebanyakan E. Coli tidak berbahaya, tetapi

beberapa, seperti E. Coli tipe O157:H7, dapat mengakibatkan keracunan makanan yang serius

pada manusia yaitu diare berdarah karena eksotoksin yang dihasilkan bernama verotoksin.[1]

Toksin ini bekerja dengan cara menghilangkan satu basa adenin dari unit 28S rRNA,

sehingga menghentikan sintesis protein.[1]

Sumber bakteri ini contohnya adalah daging yang

belum masak, seperti daging hamburger yang belum matang.[1]

E. coli banyak digunakan dalam teknologi rekayasa genetika. Biasa digunakan sebagai vektor

untuk menyisipkan gen-gen tertentu yang diinginkan untuk dikembangkan. E. coli dipilih

karena pertumbuhannya sangat cepat dan mudah dalam penanganannya.

Disinfeksi air dengan tenaga surya merupakan sebuah cara yang sederhana untuk

membunuh bakteri dalam air. Metode ini digunakan oleh rumahtangga-rumahtangga di

negara-negara berkembang dimana ketersediaan air minum yang aman cukup langka. Mereka

mengisi botol-botol plastik dengan air dan menjemurnya di bawah sinar matahari, dimana

radiasi UV dan suhu air yang meningkat membunuh bakteri dalam enam jam. Tetapi metode

ini memerlukan sinar matahari yang kuat dan volume air yang bisa disterilkan terbatas.

Kevin McGuigan dari The Royal College of Surgeons di Irlandia, Dublin, dan rekan-

rekannya menyelidiki disinfeksi air yang terkontaminasi Escherichia coli dengan

menggunakan tenaga surya dalam reaktor-reaktor aliran volume besar. Sebuah pompa

mensirkulasi air antara sebuah tangki penampung dan sebuah tabung kaca yang dikelilingi

oleh penangkap sinar matahari yang memfokuskan energi matahari ke dalam tabung. Mereka

menemukan bahwa penonaktifan E. coli tergantung pada total dosis sinar matahari bukan

pada intensitas cahayanya. Mereka juga menunjukkan bahwa reaktor-reaktor ini bisa menjadi

tidak efektif karena bakteri mendapatkan dosis radiasi yang tidak kontinyu ketika bakteri-

bakteri tersebut mengalir antara tangki penampung yang tidak terkena cahaya dengan tabung

yang terkena cahaya. Jika bakteri tidak dinonaktifkan secara sempurna oleh sinar matahari,

maka keadaan tidak terkena cahaya akan memberi waktu bagi bakteri-bakteri ini untuk pulih

dari kerusakan akibat radiasi, sehingga menjadikan mereka lebih resisten ketika disinari

ulang.

Treatment pH

pH merupakan suatu ekspresi dari konsentrasi ion hidrogen (H+) di dalam air atau lebih

mudah dikatakan sebagai derajat ke-ASAM-an air.

Definisi yang formal tentang pH adalah negatif logaritma dari aktifitas ion hidrogen yang

dapat dinyatakan dengan persamaan : pH = - log [H+]

pH sangat penting sebagai parameter kualitas air karena pH mengontrol tipe dan laju

kecepatan reaksi beberapa bahan di dalam air. Selain itu mahluk hidup di dalam air seperti

ikan hidup pada selang pH tertentu, sehingga dengan diketahuinya nilai pH maka kita akan

tahu apakah air tersebut sesuai atau tidak untuk menunjang kehidupan mereka. Besaran pH

berkisar 0 (sangat asam) sampai dengan 14 (sangat basa/alkalis). Nilai pH kurang dari 7

menunjukkan lingkungan yang masam , sedangkan pH diatas 7 menunjukkan lingkungan

yang basa (alkalin). pH = 7 disebut sebagai netral. Fluktuasi pH air sangat ditentukan oleh

alkalinitas air tersebut. Apabila alkalinitasnya tinggi maka air tersebut akan mudah

mengembalikan pH-nya ke nilai semula apabila terjadi perubahan pada nilai pH.