Bagi teman-teman yang bekerja di bidang lingkungan hidup, salah satu hal yang wajib diketahui adalah mengenai instalasi pengolahan air limbah (IPAL) khususnya dalam hal rangkaian proses yang dibutuhkan untuk memproses air limbah dari awal hingga akhirnya tidak berbahaya lagi bagi lingkungan, khususnya limbah domestik yang sering diproduksi oleh wilayah pemukiman.
Di lingkup pembahasan tentang instalasi pengolahan air limbah (IPAL) ini, maka kita akan mengenal istilah Grey and Black water.
Lalu apakah itu yang dimaksud dengan grey water dan black water?
Berdasarkan asalnya, limbah domestik dibagi menjadi 2 yaitu :
- Blackwater
Black water terdiri atas limbah yang berasal dari toilet, kitchen sink, dan dishwasher.
- Grey water
Grey Water terdiri atas limbang yang berasal dari clothes water, bath shower, miscellaneous.
Singkatan dalam artikel :
IPAL : Instalasi Pengolahan Air Limbah
STP : Sewage Treatment Plant
WWTP : Waste Water Treatment Plant
COD : Chemical Oxygen Demand
BOD : Biological Oxygen Demand
Bahaya Air Limbah
Adapun bahaya air limbah yaitu :
- Berbahaya bagi kesehatan makhluk hidup
- Merusak ekosistem lingkungan
- Mengurangi ketersediaan air layak konsumsi
Sehingga air limbah perlu untuk diolah supaya :
- Tidak mencemari lingkungan
- Terbatasnya sumber air bersih
- Sudah diatur oleh pemerintah atau oleh hukum
Metode Pengolahan Air Limbah
Secara umum, metode pengolahan air limbah ada 3 cara, yaitu :
-
Metode fisika
Metode ini dilakukan dengan menghilangkan limbah yang berukuran besar melalui screening, filtrasi, dan sedimentasi.
Screening atau filtrasi meskipun sama-sama menyaring namun untuk screening biasanya diterapkan pada benda-benda yang berukuran besar seperti kayu, kaleng, atau botol yang terikut dalam air. Sedangkan filtrasi biasanya cenderung untuk partikel-partikel atau benda-benda yang berukuran kecil seperti lumpur.
Sedimentasi adalah proses pengendapan ketika benda-benda atau partikel-partikel yang ada di dalam air memiliki massa jenis yang lebih besar daripada air sehingga akan jatuh ke bawah karena terdapat gaya gravitasi.
Baca Juga : Cara Menggunakan Piknometer Untuk Pengukuran Massa Jenis
-
Metode Biologi
Proses pengolahan limbah secara biologi menggunakan bantuan mikroorganisme, dimana mikroorganisme ini bertugas membantu menguraikan senyawa organik sehingga berubah menjadi senyawa karbon dioksida dan air.
Proses biologi ini dapat melalui :
Biofiltrasi dan tracking filter, sama-sama penyaringan namun bedanya pada media filtrasinya terdapat mikroorganisme yang berfungsi untuk menguraikan senyawa-senyawa organik.
Oksidasi atau Aerasi. Penambahan oksigen ke dalam air intinya yang berfungsi untuk agar bakteri dapat terus hidup dan dapat mengurai senyawa-senyawa organik yang terdapat di dalam air.
Pada dasarnya bakteri terdapat dua macam yaitu bakteri anaerob (tidak membutuhkan oksigen) dan bakteri aerob (membutuhkan oksigen) untuk dapat melakukan proses penguraian.
-
Metode Kimia
Dimana menggunakan penambahan-penambahan zat-zat kimia.
Proses netralisasi, yang artinya penetralan pada pH. Bakteri dapat hidup dalam PH sekitar 6 s/d 8 sehingga apabila terlalu asam maka harus ditambahkan dengan larutan basa seperti NaOH, dan jika terlalu basa harus tambahkan dengan asam seperti HCL atau H2SO4 agar bakteri dapat hidup dan melangsungkan proses penguraian.
Koagulasi dan flokulasi, Dimana keduanya ini saling berketerkaitan. Koagulasi dan flokulasi dibutuhkan ketika ada partikel-partikel padatan seperti minyak misalkan larutan minyak yang terus melayang di dalam air dan tidak bisa tenggelam atau terendapkan sehingga dibutuhkan zat-zat koagulan. ketika sudah ditambahkan zat koagulan maka kemudian diaduk dengan cepat dan lalu diaduk dengan lambat untuk proses flokulasi nya membentuklah flok flok besar sehingga karena massa jenisnya bertambah maka dapat diendapkan melalui proses sedimentasi.
Adsorpsi, yang artinya penyerapan kotoran di dalam limbah air menggunakan adsorben. Adapun adsorben yang paling umum digunakan yaitu berupa karbon aktif yang tujuannya adalah untuk menghilangkan warna gelap atau kotoran dan juga bau yang ada di dalam limbah cair.
Proses Aerasi
Dalam dunia industri, proses pengolahan limbah disebut dengan Sewage Treatment Plant atau STP
Selain STP terebut, ada juga proses pengolahan air seperti air sungai, danau, dan laut yang kemudian dalam dunia industri yang disebut dengan WWTP (Waste Water Treatment Plant) atau IPAL (Instalasi Pengolahan Air Limbah)
Keduanya tentu melibatkan mikroba untuk mengolah kandungan bahan-bahan organik.
Sehingga untuk menjaga mikroba pengolah agar mampu bertahan hidup dan berkembang maka perlu adanya proses aerasi.
Aerasi adalah proses penambahan oksigen terlarut dalam air
Nah pada umumnya untuk melakukan aerasi pada air limbah dibutuhkan sebuah alat yang disebut dengan aerator, yang prinsip kerjanya adalah memperbesar permukaan kontak antara air dan udara dengan cara menambahkan oksigen terlarut ke dalam air tersebut.
Umumnya penambahan oksigen dilakukan dengan menggunakan blower atau dapat juga dengan menggunakan rotor pemutar.
Hal tersebut tentunya memanfaatkan energi yang besar, oleh karena itu aerasi tidak dilakukan secara terus-menerus, namun dapat dikontrol dengan menggunakan DO meter (Dissolved Oxigen Meter) yang berfungsi untuk mengukur kadar oksigen terlarut dalam air sehingga sistem aerasi dapat dijalankan secara otomatis.
Jika DO Meter menunjukkan angka atau nilai yang mengindikasikan menipisnya kandungan oksigen dalam air, maka mesin aerator akan hidup, demikian juga sebaliknya jika DO Meter menunjukkan angka atau nilai yang menunjukkan kecukupan kandungan oksigen dalam air maka mesin aerator akan mati secara otomatis.
Proses aerasi atau sistem aerasi sebenarnya dapat dilakukan dengan dua cara yaitu :
- Memasukkan udara ke dalam limbah cair menggunakan alat yang bernama nozzle atau poros yang berfungsi untuk memasukkan oksigen murni ke dalam air limbah secara langsung.
- Memaksa Air menuju keatas agar melakukan kontak langsung dengan oksigen yang biasanya dilakukan dengan bantuan blower atau pemutaran baling-baling yang selanjutnya akan diletakkan pada permukaan air limbah.
Berikut merupakan jenis-jenis proses atau metode yang sering digunakan untuk proses aerasi di dunia industri
-
Diffuser
Jika teman-teman punya aquarium di rumah pasti sudah familiar dengan alat ini.
Diffuser adalah memasukkan udara ke dalam limbah cair dengan menggunakan nozzle atau poros yang berfungsi untuk memasukkan oksigen murni ke dalam air limbah secara langsung.
Terlihat ada gelembung-gelembung udara yang mengalir keluar dari pipa atau poros.
-
Floating Fountain atau Air Mancur
Dimana ada alat aerasi yang mengapung kemudian menimbulkan atau menyemprotkan air ke atas sehingga terjadilah kontak air dengan oksigen.
-
Oxidation Ditch
Berupa Parit atau selokan.
Sistemnya di suatu area dibuat berbentuk parit atau selokan yang kemudian di selokan tersebut diletakkan rotor pemutar membentang sehingga air akan melaluinya dan air akan langsung secara maksimal dengan udara.
-
Superficial Float
Sebuah alat aerator yang mengapung di atas permukaan air sedikit tenggelam dimana terdapat lempengan yang sedikit tenggelam di permukaan air dan berputar sehingga terjadilah proses aerasi.
Pengertian WWTP atau IPAL (instalasi pengolahan air limbah)
WWTP atau Waste Water Treatment Plant atau yang sering kita sebut dengan instalasi pengolahan air limbah (IPAL) merupakan struktur yang dirancang untuk membuang limbah biologis dan kimiawi dari air sehingga memungkinkan air tersebut dapat digunakan kembali dalam aktivitas lain.
3 Tahapan Instalasi Pengolahan Air Limbah
- Primer
Tahapan ini bertujuan untuk menyaring limbah padat dengan metode filtrasi dan sedimentasi.
- Sekunder
Tahapan ini bertujuan untuk mengeliminasi COD atau BOD.
Sehingga kandungan COD dan BOD nya perlu diukur untuk memenuhi baku mutu agar dapat dibuang kesaluran kota atau ke sungai dengan metode aerasi oksidasi dan juga menggunakan activated sludge.
- Tersier
Tahapan ini bertujuan untuk memperoleh air bersih dimana disini terdapat proses klorinasi yang bertujuan untuk membunuh bakteri-bakteri yang ada di dalam air sehingga aman untuk dibuang ke lingkungan dan tidak mematikan biota.
Aliran Proses Pengolahan Limbah
Dapat dilihat pada gambar aliran instalasi pengolahan air limbah (waste water treatment Plants) misalnya : dari gedung-gedung perkantoran atau industri.
Pada tahap pertama masuk ke proses primary dimana terdapat proses sedimentasi. Dalam primary sedimentation tank dilakukan pemberian koagulan kemudian terjadi flokulasi dan lalu sedimentasi.
Biasanya disini terdapat alat clarifier sehingga terpisah antara lumpur atau padatan dan air yang lebih bersih yang kemudian mengalir ke aeration tank atau proses secondary treatment.
Di aeration tank ini terdapat perlakuan bakteri atau mikroorganisme untuk mengurai organik-organik yang ada di dalam air.
Pada tahap terakhir yaitu pemberian klorin atau Chlorine tank untuk mendapatkan air yang bersih yang dapat digunakan kembali misalkan untuk proses menyiram tanaman, mencuci kendaraan, wastafel, maupun toilet.
STP ( Sewage Treatment Plant)
Umumnya STP digunakan dalam industri Perumahan, industri domestik seperti perhotelan, dan restoran.
Adapun tujuannya yaitu :
- Untuk meminimalisir atau menghilangkan kandungan organik yang terkandung dalam air seperti BOD, COD, residu padat yang terbawa air, dan juga zat amonia dan yang lainnya.
- Untuk menghasilkan air olahan yang terbebas dari bakteri, kuman, dan virus agar tidak mengganggu lingkungan yang sesuai standar baku mutu dari pemerintah. Karena seperti kita ketahui, bakteri, virus, kuman ini merupakan parameter yang tidak dapat dilihat secara langsung dan hanya bisa dilihat dengan menggunakan mikroskop.
Proses STP
Proses-proses yang terjadi pada STP terbagi atas 3 tahap :
- Primary settler
- Activated sludge proses
- Desinfeksi
Seperti yang teman-teman lihat pada gambar diatas merupakan bagan diagram flow dalam proses STP.
Tahapan-Tahapan Proses STP
Limbah cair (Grey dan blackwater) pertama-tama akan melalui bar screen untuk menghilangkan benda-benda yang berukuran besar, seperti sisa makanan, sayuran, plastik deterjen, botol, dan lain-lain.
Selanjutnya air yang sudah lebih bersih akan dihilangkan kandungan minyaknya dengan menggunakan grease trap dan juga grit removal untuk menghilangkan pasir-pasir yang terikut.
Proses selanjutnya yaitu air akan memasuki primary settler, alat yang digunakan biasanya berupa bak equalifier dan juga clarifier.
Bak equalifier berfungsi menyamaratakan kualitas dari air limbah dengan cara pengadukan merata menggunakan udara yang ditiupkan dari blower.
Kemudian akan dilanjutkan pada clarifier dimana akan diperoleh air bersih yang terpisah dari endapan lumpur atau sludge.
Air bersih selanjutnya akan memasuki tahap kedua yaitu proses biologis yaitu activated sludge proses.
Di tahap ini terjadi proses penguraian yang dilakukan oleh bakteri aerob dan anaerob.
Bakteri aerob membutuhkan oksigen untuk respirasi agar mampu melakukan penguraian sehingga dibutuhkan proses oksidasi atau penambahan oksigen ke dalam air.
Proses oksidasi dilakukan dengan metode aerasi yaitu pendifusian udara ke dalam air menggunakan blower dan diffuser.
Pada tahap ini terdapat partikel-partikel kecil atau yang disebut dengan koloid yang mana susah untuk mengendap sehingga diperlukan proses koagulasi dan flokulasi, yaitu penambahan zat koagulan dan flokulan pada air agar terbentuk flok flok besar dengan massa jenis yang lebih besar dari air sehingga mampu terjadinya proses pengendapan di clarifier 2.
Setelah melalui proses pemisahan di clarifier 2 maka kemudian akan dihasilkan produk berupa clean water atau air bersih dan juga endapan lumpur atau sludge.
Air bersih yang diperoleh kemudian akan ditransfer menuju ke clear water tank sedangkan lumpur yang diperoleh akan ditransfer menuju ke sludge holding tank.
Untuk domestik yang berukuran besar seperti di asrama misalnya, biasanya tidak menggunakan sludge holding tank akan tetapi sludge langsung dimasukkan kedalam digaster karena sludge akan diproses menjadi sebuah biogas sehingga akan dimanfaatkan gas metananya sebagai bahan bakar.
Akan tetapi jika dalam kapasitas yang sedikit maka sludge akan ditampung saja dalam sludge holding tank yang kemudian akan di press menggunakan press filter sehingga diperoleh padatan dan cairan terpisah.
Padatan akan dijadikan pupuk sedangkan cairannya akan diolah kembali dan ditransfer ke tahap pertama proses instalasi pengolahan air limbah (IPAL).
Clean water yang selanjutnya akan melalui tahap ketiga yaitu desinfeksi yang biasanya menggunakan klorin atau sering disebut dengan proses klorinasi.
Proses klorinasi bertujuan untuk mematikan bakteri-bakteri yang terkandung dalam air sehingga aman untuk dibuang dan tidak berbahaya bagi lingkungan.
Setelah melalui tahap ketiga ini greenwater akan dibuang kesaluran kota atau sungai akan tetapi harus melalui uji laboratorium dahulu agar sesuai baku mutu yang ditentukan oleh pemerintah.
Biasanya ada juga industri yang memanfaatkan clean water yang diperoleh untuk keperluan lain seperti untuk mencuci kendaraan, wastafel, penyiraman taman, dll. Akan tetapi sebelumnya akan melalui satu tahap proses lagi yaitu multi grade filter menggunakan pressure sand filter dan carbon filter.
Instrumen dalam STP dan WWTP
Berikut ini adalah beberapa instrumen yang sering kita temua dalam STP dan WWTP atau IPAL :
-
On-site PH meter
Jika teman-teman di perkejaaannya berkaitan dengan pengolahan air, baik itu air limbah ataupun purified water, pasti sudah tidak asing lagi dengan on-site PH meter karena PH adalah salah satu bagian dari baku mutu yang harus dipantau.
Rentang ukur penggunaan dari on-site PH meter ini sangat luas. Biasanya kita banyak menemukan alat ini di proses netralisasi air atau di netralitation tank dan untuk penggunaannya biasanya bersamaan dengan proses injeksi dari dosing pump ataupun proses sirkulasi dari motorize ataupun selenoid valve.
Jika berbicara tentang baku mutu limbah cair atau air yang akan dibuang ke misalkan : saluran kota ataupun lingkungan sungai maka biasanya dalam kisaran pH 6 – 9.
Apabila tidak memenuhi pH tersebut maka bisa dipastikan akan bermasalah dan menyebabkan lingkungan tercemar serta dapat mematikan vegetasi-vegetasi yang ada.
Pemantauan nilai pH ini juga digunakan untuk memelihara bakteri yang akan mengurai bahan-bahan organik pada limbah air atau cairan yang diolah karena seperti kita ketahui, 90% lebih pengolahan limbah pada instalasi STP atau WWTP (IPAL) bagian pentingnya terjadi pada proses pengolahan secara biologis.
Sehingga nanti harus diukur berapa COD, BOD, Total Suspended Solid, dan ph-nya apakah sudah memenuhi baku mutu atau standar yang sudah ditetapkan oleh pemerintah (dinas kota) atau belum.
-
Conductivity Meter atau TDS Meter
Digunakan untuk mengukur nilai dari total suspended solid (TSS), Total Dissolved Solid (TDS), serta kekuatan daya hantar listrik (konduktifitasnya).
Penggunaannya biasanya yang paling umum adalah untuk aplikasi WPT reverse osmosis dan juga pada demineralisasi.
Biasanya perusahaan-perusahaan yang berhubungan dengan logam menggunakan peralatan ini untuk pemantauan.
Selain itu ada di industri mikrokontroler, industri chip, kemudian industri makanan atau yang telah menerapkan standar CPOTB dimana air yang untuk digunakan untuk membuat makanan atau minuman tersebut harus benar-benar dikontrol nilai TDS nya.
Bahkan untuk di industri Farmasi, bukan nilai conductivitynya lagi, tapi resistivity untuk melihat berapa daya hantar listriknya
DO (Disolved Oxigen) Meter
Alat ini digunakan untuk mengukur kandungan Oksigen yang ada di dalam air dan biasanya terdapat pada kolam aerasi. Karena seperti kita ketahui bakteri memerlukan oksigen untuk mengurai bahan-bahan organik yang ada di dalam air sehingga ketika jumlah oksigen mencukupi maka bakteri akan dapat bekerja secara optimal.
Tujuannya pengukuran jumlah oksigen adalah untuk pemantauan jika jumlah oksigen yang dibutuhkan sudah mencukupi, dan tidak berarti untuk dilebih-lebihkan atau sesuai dengan kadar yang dibutuhkan karena jika berlebihan juga akan boros pada penggunaan energi karena pada proses ini akan berkaitan dengan penggunaan blower untuk suplai oksigen di kolam aerasi tersebut.
Nah jadi alat ini juga berfungsi sebagai alat fungsi otomatis ketika jumlah kandungan oksigen dalam kolam aerasi sudah mencukupi maka blower akan mati secara otomatis, sedangkan apabila nanti jumlah oksigen kurang lagi maka blowernya akan hidup kembali. Dengan proses tersebut tentunya energi atau listrik yang dikonsumsi jadi lebih hemat.
Flow Meter
Alat ukur aliran tentunya digunakan untuk melihat jumlah aliran. Ada 2 jenis dari alat ini, yaitu tipe digital dan tipe analog. Pada gambar diatas merupakan flow meter tipe analog
Namun secara prinsip baik yang tipe digital maupun tipe analog sama sama digunakan untuk mengukur jumlah aliran yang lewat. Alat ini harus ada di setiap waste water treatment karena keberadaannya adalah kewajiban yang mengacu pada undang-undang.
ORP Meter
Karena hanya beberapa industri yang menggunakannya ORP Meter maka terkadang dari kita jarang mengemukannya di instalasi pengolahan air limbah. Alat ini digunakan untuk mengukur elektronegativitas untuk mengindikasikan terjadinya reaksi reduksi ataupun oksidasi.
Alat ini digunakan pada WWTP yang mengandung crome sebagai polutannya dan juga beberapa WWTP yang menggunakan metode fenton untuk melihat keberhasilan proses AOP.
Oya, instrument ukur diatas tentunya harus dilakukan kalibrasi untuk mengetahui apakah ada penyimpangan dari nilai yang ditunjukkan di display dengan nilai sebenarnya.
Teman-teman bisa menggunakan layanan laboratorium kalibrasi rekanan teman-teman.
Semoga Bermanfaat
Referensi :