PENANGANAN LIMBAH DENGAN CARA PENANGANAN LIMBAH DENGAN CARA FISIK & KIMIAFISIK & KIMIA

Prinsip Penanganan Limbah :Prinsip Penanganan Limbah :1.1. Penanganan Pendahuluan (co. penyaringan partikel)Penanganan Pendahuluan (co. penyaringan partikel)2.2. Penanganan Primer (co. pengendapan atau penggumpalan)Penanganan Primer (co. pengendapan atau penggumpalan)3.3. Penanganan Sekunder (co. degradasi mikrobial)Penanganan Sekunder (co. degradasi mikrobial)4.4. Penanganan Tersier (co. penyaringan pasir, multimedia, mikro, Penanganan Tersier (co. penyaringan pasir, multimedia, mikro,

vakum)vakum)5.5. Desinfeksi (co. menurunkan/menghilangkan mikroba patogen)Desinfeksi (co. menurunkan/menghilangkan mikroba patogen)6.6. Penanganan Lanjutan (co. pupuk tanaman, dll.)Penanganan Lanjutan (co. pupuk tanaman, dll.)

A. DESINFEKSIA. DESINFEKSI

• • Tujuan : - Mereduksi konsentrasi bakteriTujuan : - Mereduksi konsentrasi bakteri air minum air minum - Menghilangkan bakteri patogen- Menghilangkan bakteri patogen

• • Faktor-faktor yang mempengaruhi ketahanan bakteri patogen :Faktor-faktor yang mempengaruhi ketahanan bakteri patogen :pH, suhu, gizi, kompetisi, spora, senyawa penghambatpH, suhu, gizi, kompetisi, spora, senyawa penghambat

• • Faktor-faktor yang menyebabkan penyakit (patogenitas) :Faktor-faktor yang menyebabkan penyakit (patogenitas) :Konsentrasi, virulensi, resistensi Konsentrasi, virulensi, resistensi

• • Efisiensi desinfeksi dapat diukur dengan kehadiran koliformEfisiensi desinfeksi dapat diukur dengan kehadiran koliform (AS : koliform dalam air < 1/100 mL)(AS : koliform dalam air < 1/100 mL)

• • Metode desinfeksi : pemberian Metode desinfeksi : pemberian klorinklorin , yodium, ozon, senyawa , yodium, ozon, senyawa amonium kuarterner, lampu UVamonium kuarterner, lampu UV

KlorinKlorin● ● Oksidator, bereaksi dengan komponen-komponen limbahOksidator, bereaksi dengan komponen-komponen limbah●● Proses : inaktivasi enzim dalam sel mikroba Proses : inaktivasi enzim dalam sel mikroba ●● Faktor-faktor ~ efisiensi desinfeksi : jumlah dan jenis klorin, waktu Faktor-faktor ~ efisiensi desinfeksi : jumlah dan jenis klorin, waktu

kontak, suhu, dan jenis serta konsentrasi mikrobakontak, suhu, dan jenis serta konsentrasi mikroba

●● Kebutuhan klorin :Kebutuhan klorin :- pada air jernih/suspensi padatan rendah : <- pada air jernih/suspensi padatan rendah : <- pada air kotor sebagian besar bereaksi, fungsi desinfektan : <- pada air kotor sebagian besar bereaksi, fungsi desinfektan : <

●● Berfungsi desinfektan : klorin bebas atau klorin terikat, di dalamBerfungsi desinfektan : klorin bebas atau klorin terikat, di dalamlarutan berbentuk asam atau ion hipoklorit, dipengaruhi pH dan larutan berbentuk asam atau ion hipoklorit, dipengaruhi pH dan suhu larutansuhu larutan

Bentuk klorin bebas pada : Bentuk klorin bebas pada : pH < 6,5 ….. HOCl pH < 6,5 ….. HOCl pH > 8,5 ….. ion hipokloritpH > 8,5 ….. ion hipoklorit

●● Turunan klorin : monokloramin (NHTurunan klorin : monokloramin (NH 22Cl), dikloramin (NHClCl), dikloramin (NHCl22), ), nitrogen triklorida (NCl nitrogen triklorida (NCl33) )

• Sodium hipokloritSodium hipoklorit• Calsium hipokloritCalsium hipoklorit

●● Penggunaan mono dan dikloramin : butuh jumlah 25 x lipat, danPenggunaan mono dan dikloramin : butuh jumlah 25 x lipat, danwaktu kontak lebih lama daripada klorin bebaswaktu kontak lebih lama daripada klorin bebas

●● Komponen klorin bebas terbentuk saat semua amonia Komponen klorin bebas terbentuk saat semua amonia teroksidasi di titik belok teroksidasi di titik belok (break point) (break point) (larutan + 9,5 mg/L Cl(larutan + 9,5 mg/L Cl22 untuk setiap mg/L amonia) untuk setiap mg/L amonia)

co. limbah rumah tangga = co. limbah rumah tangga = amonia 20-30 mg/Lamonia 20-30 mg/L klorinasi tb 190-280 mg/Lklorinasi tb 190-280 mg/L

●● Klorinasi :Klorinasi : - air minum, air industri- air minum, air industri - inefisien untuk limbah umum- inefisien untuk limbah umum

- kadar BOD menurun, dapat mengoksidasi komp.- kadar BOD menurun, dapat mengoksidasi komp. tereduksi dalam airtereduksi dalam air

- limbah peternakan unggas = 0,5 mg/L, 15’ - limbah peternakan unggas = 0,5 mg/L, 15’

KlorinasiKlorinasi

• Reaksi yang terjadi ketika klorin ditambahkan ke dalam airReaksi yang terjadi ketika klorin ditambahkan ke dalam air• Breakpoint chlorination : semua chlorin terlarut dan bereaksi dengan Breakpoint chlorination : semua chlorin terlarut dan bereaksi dengan

komponen organik, amonia dalam air. Jika ditambahkan kembali komponen organik, amonia dalam air. Jika ditambahkan kembali khlorin maka khlorin akan bereaksi dengan air dan membentuk asam khlorin maka khlorin akan bereaksi dengan air dan membentuk asam hipoklorus dan produksi residu bebashipoklorus dan produksi residu bebas

Klorinasi secara komersialKlorinasi secara komersial

• 1. Udara dari luar didinginkan dan disaring1. Udara dari luar didinginkan dan disaring

• 2. Dialirkan melalui air dryers2. Dialirkan melalui air dryers

• 3. Udara yang sudah diproses masuk generator memproduksi ozon (corona discharge )3. Udara yang sudah diproses masuk generator memproduksi ozon (corona discharge )

• 4. Ozon dialirkan menuju injector, bercampur dengan air yang diproses4. Ozon dialirkan menuju injector, bercampur dengan air yang diproses

• 5. Campuran ozon dan air masuk melalui tank5. Campuran ozon dan air masuk melalui tank

• 6. Air yang sudah dimurnikan keluar dari tank6. Air yang sudah dimurnikan keluar dari tank

OZONISASI

B. PENGENDAPAN KIMIAB. PENGENDAPAN KIMIA●● Pengendapan partikel koloidal secara kimiawiPengendapan partikel koloidal secara kimiawi●● Dapat mereduksi kebutuhan oksigen dalam limbahDapat mereduksi kebutuhan oksigen dalam limbah●● Tidak cocok untuk bahan organik yang larut, cocok untuk anorganik yang Tidak cocok untuk bahan organik yang larut, cocok untuk anorganik yang

larut (co. fosfat)larut (co. fosfat)●● 90 % padatan hilang, mengurangi 50-70 % BOD RT90 % padatan hilang, mengurangi 50-70 % BOD RT●● Treatment intermediet, Umum untuk industriTreatment intermediet, Umum untuk industri

●● Faktor-faktor yang mempengaruhi : bahan, jenis bahan kimia, pH, jenisFaktor-faktor yang mempengaruhi : bahan, jenis bahan kimia, pH, jenis komponen limbahkomponen limbah

●● Jenis-jenis koagulan : alum (alumunium sulfat/AlJenis-jenis koagulan : alum (alumunium sulfat/Al22 (SO (SO44))33), feri sulfat), feri sulfat (Fe(Fe22(SO(SO44))33), feri klorida (FeCl), feri klorida (FeCl33), kapur), kapur

- alum + bahan (basa) - alum + bahan (basa) Al(OH)2 (tidak larut, koagulasi partikel)Al(OH)2 (tidak larut, koagulasi partikel)- kapur + bikarbonat- kapur + bikarbonat CaCOCaCO33 (mengendap) (mengendap)- garam feri- garam feri : meningkatkan daya endap Fe(OH: meningkatkan daya endap Fe(OH22), meningkatkan), meningkatkan sedimentasisedimentasi

●● Sedimentasi : Sedimentasi : proses pemisahan partikel mengendap dari pelarut / cairanproses pemisahan partikel mengendap dari pelarut / cairan

• Jenis koagulan dari bahan kimia organik : Jenis koagulan dari bahan kimia organik : anionik, kationik, nonionik polielektrolitanionik, kationik, nonionik polielektrolit

• Faktor penentu jumlah bahan kimia yang digunakan :Faktor penentu jumlah bahan kimia yang digunakan :pH, alkalinitas, kadar padatan, konsentrasi fosfat, dll.pH, alkalinitas, kadar padatan, konsentrasi fosfat, dll.

Contoh : untuk limbah air peternakan dibutuhkan 500 mg/L alum Contoh : untuk limbah air peternakan dibutuhkan 500 mg/L alum diikuti sedimentasi 1 jam. BOD dan padatan diikuti sedimentasi 1 jam. BOD dan padatan tersuspensi tereduksi sebesar 30 dan 70 %tersuspensi tereduksi sebesar 30 dan 70 %

• Limbah fosfatLimbah fosfat : : Diendapkan dengan kapur, alum dan garam feriDiendapkan dengan kapur, alum dan garam feri kapur + ortofosfatkapur + ortofosfat hidroksilapatida hidroksilapatida

(kristal Ca(kristal Ca55(OH)(PO(OH)(PO44))33) … pH >9,0) … pH >9,0alum + ortofosfat alum + ortofosfat kompleks Al(POkompleks Al(PO44) ….. pH > 6,3) ….. pH > 6,3ion feri + fosfat ion feri + fosfat feri fosfat …… pH > 7feri fosfat …… pH > 7

SEDIMENTASISEDIMENTASI

• Definisi : sedimentasi adalah proses untuk memisahkan padatanDefinisi : sedimentasi adalah proses untuk memisahkan padatan terendapkan dari limbah industri atau buangan rumahterendapkan dari limbah industri atau buangan rumah tanggatangga

• Limbah air mengandung padatan yang sangat bervariasi dalamLimbah air mengandung padatan yang sangat bervariasi dalam densitas dan karakteristik pengendapannya.densitas dan karakteristik pengendapannya.

• Secara teoritis sedimentasi pada suatu bak dengan luas tertentuSecara teoritis sedimentasi pada suatu bak dengan luas tertentu dapat diperkirakan, dengan rumus : dapat diperkirakan, dengan rumus :

Vs = Q

LW

Vs = kecepatan vertikal

Q = jumlah aliran l imbah

L = panjang

W = Lebar

Skema Pengendapan dalam Bak PengendapSkema Pengendapan dalam Bak Pengendap

Keterangan Keterangan : :

Partikel dengan kecepatan Partikel dengan kecepatan pengendapan < Vpengendapan < Vss akan akan mengendap sebagian, mengendap sebagian, partikel dengan kecepatan partikel dengan kecepatan Vs’ akan mencapai dasar Vs’ akan mencapai dasar bila ada pada posisi d. bila ada pada posisi d.

Partikel dengan kecepatan Partikel dengan kecepatan < Vs’ yang berada pada < Vs’ yang berada pada ketinggian > d tidak akan ketinggian > d tidak akan

mengendapmengendap

L

D

VH

VS

VH’

VS’

Q

d

Faktor-faktor yang mempengaruhi laju sedimentasi :Faktor-faktor yang mempengaruhi laju sedimentasi :

- Banyaknya lumpur- Banyaknya lumpur- Luas bak pengendapan- Luas bak pengendapan- Kedalaman bak pengendapan- Kedalaman bak pengendapan

• Padatan terendapkan dapat dipindahkan secara mekanis atau Padatan terendapkan dapat dipindahkan secara mekanis atau menggunakan pompa hidrolikmenggunakan pompa hidrolik

• Bentuk bak sedimentasi : empat persegi panjang, kotak, bulatBentuk bak sedimentasi : empat persegi panjang, kotak, bulat

• Sedimentasi dapat dilakukan sebelum penanganan lanjut (kolam Sedimentasi dapat dilakukan sebelum penanganan lanjut (kolam lumpur aktif, trickling filter) atau pada penanganan akhir/sekunder lumpur aktif, trickling filter) atau pada penanganan akhir/sekunder yaitu setelah proses biologis. yaitu setelah proses biologis.

• Sedimentasi biasa dilakukan pada proses pengolahan limbah dari Sedimentasi biasa dilakukan pada proses pengolahan limbah dari pengolahan buah-buahan, sayur-sayuran, pengemas daging dan pengolahan buah-buahan, sayur-sayuran, pengemas daging dan limbah cair peternakanlimbah cair peternakan

FLOTASIFLOTASI

Flotasi atau pengapungan menggunakan udara dilakukan pada proses Flotasi atau pengapungan menggunakan udara dilakukan pada proses penanganan limbah untuk meningkatkan laju perpindahan bahan-bahan penanganan limbah untuk meningkatkan laju perpindahan bahan-bahan

tersuspensi dari limbah cair.tersuspensi dari limbah cair.

Skema proses flotasi (tekanan udara masuk 30-50 lb/in3 gauge Skema proses flotasi (tekanan udara masuk 30-50 lb/in3 gauge (psig)(psig)) :) :

limbah

flotasi

Tipe A

efluen

tangki udara pompa

Tipe B

limbah efluen

flotasi

tangki udarapompa

Besar gelembung udara untuk proses flotasi : 30-120 mikronBesar gelembung udara untuk proses flotasi : 30-120 mikron

Faktor-faktor yang mempengaruhi flotasi : Faktor-faktor yang mempengaruhi flotasi :

- suhu : efektivitas kelarutan udara terjadi pada suhu rendah- suhu : efektivitas kelarutan udara terjadi pada suhu rendah

- ukuran partikel udara : dapat diperbesar dengan penambahan - ukuran partikel udara : dapat diperbesar dengan penambahan

koagulan (alum, feri klorida, tanah liat)koagulan (alum, feri klorida, tanah liat)

Efektivitas koagulan dapat diuji dengan evaluasi Efektivitas koagulan dapat diuji dengan evaluasi Bench scale Bench scale : :

- dosis dan jenis koagulan- dosis dan jenis koagulan

- waktu detensi- waktu detensi

- tekanan- tekanan

- nisbah padatan dengan udara- nisbah padatan dengan udara

Efektivitas flotasi dilihat dari kecenderungan gumpalan untuk Efektivitas flotasi dilihat dari kecenderungan gumpalan untuk

mengapung/mengendapmengapung/mengendap

Aplikasi proses flotasi : Aplikasi proses flotasi :

- industri pertambangan- industri pertambangan

- pemurnian minyak- pemurnian minyak

- pengentalan lumpur aktif- pengentalan lumpur aktif

- limbah pertanian (pengolahan daging, ikan, pemurnian minyak). - limbah pertanian (pengolahan daging, ikan, pemurnian minyak).

Kelebihan proses flotasi :Kelebihan proses flotasi :

- reduksi padatan tersuspensi : 50-90 %- reduksi padatan tersuspensi : 50-90 %

- reduksi minyak dan lemak : 60-90 %- reduksi minyak dan lemak : 60-90 %

- reduksi COD : 30-80 %- reduksi COD : 30-80 %

PEMBAKARANPEMBAKARAN

• Tujuan : mengurangi volume dan sterilisasi produk akhir proses penanganan limbah (20-30 % limbah menjadi abu)

• Faktor-faktor : kadar air, volatilitas, bahan-bahan inert, nilai kalori spesifik

• Sebelum proses pembakaran sebaiknya dilakukan proses dehidrasi dengan pengentalan dan pengeringan

• Rancang bangun alat dan proses pembakaran tergantung pada : proses pembakaran limbah dan perhitungan panas.

• Sumber panas untuk oksidasi limbah : karbon dan hidrogen

• Panas yang dikeluarkan : 14.100 BTU/lb karbon teroksidasi, dan 51.000 BTU/lb hidrogen teroksidasi berdasarkan berat kering.

• Faktor-faktor penting pada rancang bangun alat pembakar :- suhu : > 1000oF (normal sekitar 1.200-1.300oF). Suhu di bawah

1000oF akan menghasilkan bahan volatil berbau (polusi)- waktu : tergantung karakteristik limbah- aliran udara : penting untuk mengatasi polusi udara akibat

pembakaran. Alat harus dilengkapi sistem penyemprot saringan udara atau pengendapan elektrostatik.

• Proses pembakaran tergolong mahal untuk limbah pertanian