5
e. Minyak dan Lemak
Minyak dan lemak adalah suatu lapisan yang terdapat di permukaan air limbah, berasal dari tumpahan oli pada saat proses, minyak dan lemak ini dapat
mengganggu keseimbangan lingkungan apabila dibiarkan dibuang ke lingkungan. Serta dapat mengganggu proses pengolahan limbah, oleh karena itu keberadaannya
harus seminim mungkin.
II.2. Bangunan Pengolahan Air Buangan
Bangunan Pengolahan Air Buangan mempunyai kelompok berdasarkan proses pengolahan dan tingkat pengolahan
II.2.1. Klasifikasi Berdasarkan Proses Pengolahan
Berdasarkan proses pengolahan, pengolahan air buangan dibedakan atas : a.
Pengolahan fisik Bertujuan untuk menghilangkan partikel diskrit yang dapat mengendap
dengan sendirinya dan zat yang terapung. Dalam hal ini bangunan yang merupakan pengolahan fisik adalah bak equalisasi, flotasi, clarifier dan grit chamber.
b. Pengolahan kimiawi
Bertujuan untuk menghilangkan partikel koloid baik yang berupa organik maupun anorganik serta partikel tersuspensi. Dalam hal ini bangunan yang
merupakan pengolahan kimiawi adalah bak netralisasi dan koagulasi-flokulasi. c.
Pengolahan biologis Bertujuan untuk menstabilkan air buangan dengan memanfaatkan
mikroorganisme. Pengolahan biologis ini dapat dibedakan menjadi 3 bagian antara
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
6
lain pengolahan aerobik, pengolahan anaerobik, dan pengolahan fakultatif. Dalam hal ini bangunan yang merupakan pengolahan biologis adalah activated sludge.
II.2.2. Klasifikasi Berdasarkan Tingkat Pengolahan
1. Pre Treatment Pengolahan Pendahuluan
Proses pengolahan yang dilakukan untuk membersihkan dan menghilangkan sampah terapung dari pasir agar mempercepat proses pengolahan selanjutnya. Unit
proses pengolahannya meliputi, antara lain:
a. Screening
Screening biasanya terdiri-dari batang pararel, kawat atau grating, perforated plate dan umumnya memiliki bukaan yang berbentuk bulat atau persegi empat.
Secara umum peralatan screen terbagi menjadi dua tipe yaitu screen kasar dan screen halus. Dan cara pembersihannya ada dua cara yaitu secara manual dan mekanis.
Perbedaan screen kasar dan halus adalah pada jauh dekatnya jarak antar bar screen. b.
Comminutor Comminutor biasanya digunakan di pengolahan limbah yang kecil dengan
debit kurang dari 0,2 m
3
det. comminutor diletakkan pada saluran setelah screen dan menggerus bahan-bahan yangt berukuran 6-20 mm. comminutor mempunyai gigi-
gigi pencacah untuk menghancurkan bahan-bahan kasar. Headloss yang melalui kominutor antara 0,1-0,3 m atau dapat mendekati 0,9 m dalam unit yang besar
Metcalf and Eddy 2004. c.
Sumur Pengumpul dan Pompa Sumur pengumpul merupakan unit penyeimbang, sehingga debit dan kualitas
limbah yang masuk ke instalasi dalam keadaan konstan. Fungsi pompa adalah sebagai alat pemindahan fluida melalui saluran terbuka tertutup di dasarkan dengan
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
7
adanya peningkatkan energi mekanika fluida. Tambahan energi ini akan meningkatkan kecepatan dan tekanan fluida. Pemompaan digunakan untuk
mengalirkan limbah ke unit pengolahan selanjutnya. Dalam pemilihan jenis pompa dilihat dari klasifikasinya. Klasifikasi pompa dapat dilihat pada tabel 2.1. dan gambar
sumur pengumpul dengan screw pump dapat dilihat pada gambar 2.1 Tabel 2.1. Klasifikasi Pompa
KlasifikasiUtama Type Pompa Kegunaan Pompa
Kinetik Centrifugal
- Air limbah sebelum diolah
- Penggunaan lumpur kedua
- Pembuangan effluent
Peripheral -
Limbah logam, pasir lumpur, air limbah kasar
Rotor -
Minyak, pembuangan gas permasalahan zat-zat kimia
pengaliran lambat untuk air dan air buangan
Posite Displacement
SCREW -
Pasir, pengolahan lumpur pertama dan kedua
- Air limbah pertama
- Lumpur kasar
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
8
Saluran Pembawa Screw Pump
Pipa inlet
Diafragma Penghisap
- Permasalahan zat kimia
- Limbah logam
- Pengolahan lumpur pertama
dan kedua permasalahan kimia
Air Lift -
Pasir, sirkulasi
dan pembuangan lumpur kedua
Pneumatic Ejektor
- Instalasi
pengolahan air
limbah skala kecil
Gambar 2.1. Sumur Pengumpul dengan screw pump 2.
Primary Treatment Pengolahan Pertama Pada proses ini terjadi proses fisik dan kimia. Pada proses ini umumnya
mampu mereduksi BOD dan antara 30 – 40 dan mereduksi TSS 50 – 65 Qasim
1985.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
9
Proses Kimia : a.
Netralisasi Air buangan industri dapat bersifat asam atau basaalkali, maka sebelum
diteruskan ke badan air penerima atau ke unit pengolahan secara biologis dapat bekerja optimal. Pada sistem biologis ini perlu diusahakan supaya pH berbeda
diantara nilai 6 – 9. Sebenarnya pada proses biologis tersebut kemungkinan akan
terjadi netralisasi sendiri dan adanya suatu kapasitas buffer yang terjadi karena ada produk CO
2
dan bereaksi dengan kaustik dan bahan asam. Larutan dikatakan asam bila
: H
+
H
-
dan pH 7 Larutan dikatakan netral bila
: H
+
= H
-
dan pH = 7 Larutan dikatakan basa bila
: H
+
H
-
dan pH 7 Ada beberapa cara menetralisasi kelebihan asam dan basa dalam limbah cair, seperti :
Pencampuran limbah. Melewatkan limbah asam melalui tumpukan batu kapur.
Pencampuran limbah asam dengan Slurry kapur. Penambahan sejumlah NaOH, Na
2
CO
3
atau NH
4
OH ke limbah asam. Penambahan asam kuat H
2
SO
4
,HCl dalam limbah basa. Penambahan CO
2
bertekanan dalam limbah basa. Pembangkitan CO
2
dalam limbah basa. Gambar bangunan netralisasi dengan potongan melintang dapat dilihat pada gambar
2.2.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
10
Effluen Pengaduk
pH sensor Inffluen
Pipa Injeksi
Gambar 2.2. Netralisasi Proses pencampuran dilakukan dengan cara :
Mekanisme mixing : membuat aliran turbulen dengan tenaga penggerak motor dimana bak pengaduk dilengkapi dengan peralatan mekanis, seperti
Paddle dengan putaran 2 – 150 rpm.
Turbine dengan putaran 10 – 150 rpm
Propeller dengan putaran 150 – 1500 rpm
Yang dapat dilihat pada gambar 2.3. di bawah ini
Gambar 2.3. Jenis jenis Impeller McGrow Hill 1998 Dalam perhitungan pengadukan dipengaruhi oleh nilai konstanta K
L
dan K
T
yang dapat dilihat pada tabel 2.2. berikut, sedangkan untuk waktu detensi dan velocity dapat dilihat pada tabel 2.3
Reynold 1996.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
11
Tabel 2.2. Nilai konstanta K
L
dan K
T
Type Impeller K
L
K
T
Propeller, pitch of 1,3 blades 41.0
0.32 Propeller, pitch of 2,3 blades
43.5 1.00
Turbine, 4 flat blades, vaned disc 60.0
5.31 Turbine, 6 flat blades, vaned disc
65.0 5.75
Turbine, 6 curved blades 70.0
4.80 Fan turbine, 6 blades at 45
o
70.0 1.65
Shcrouded turbine, 6 curved blades 97.5
1.08 Shcrouded turbine, with stator, no baffles
172.5 1.12 Flat paddles, 2 blades single paddle,DiWi = 4 43.0
2.25 Flat paddles, 2 blades ,DiWi = 6
36.5 1.70
Flat paddles, 2 blades ,DiWi = 8 33.0
1.15 Flat paddles, 4 blades ,DiWi = 6
49.0 2.75
Flat paddles, 6 blades ,DiWi = 6 71.0
3.82
Tabel 2.3. Waktu detensi dan gradien velocity Td dt
G detik
-1
20 1000
30 900
40 750
50 or more 700
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
12
b. Koagulasi-Flokulasi
Koagulasi rapid mix berfungsi untuk mencampurkan bahan kimia menjadi sama rata dalam bak dan memberikan hubungan yang cukup antara koagulan dengan
partikel suspended solid. Diharapkan effluent dari proses koagulan dapat membentuk mikroflok.
Tipe pengaduk yang digunakan ada 3 tahap antara lain : 1.
Pengaduk secara mekanik 2.
Pengaduk dengan udara 3.
Pengaduk dengan baffle Kecepatan gradien untuk pengaduk mekanik atau pengaduk dengan udara diperoleh :
v .
P w
G
V = Q . td Dengan : G = gradien kecepatan
W = Power diberikan pada air per volume bak, ft.lbsec.ft
3
P = Power diberikan pada air, ft.lbsec.
V = Volume bak, ft
3
μ = Kecepatan absolute air, lb.force . secft
2
Kecepatan gradient untuk baffle diperoleh dengan :
. h
.
L
T G
Dengan : γ = densitas air, 62.4 lb ft
3
h
L
= headloss aliran turbulen T
= waktu detensi.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
13
Adapun jenis pengaduk cepat secara mekanik yaitu : 1.
Turbine impeller 2.
Paddle Impellers 3.
Propellers. Jika hanya menggunakan suatu koagulan maka menggunakan satu
kompartemen, tetapi apabila lebih dari satu koagulan jumlah kompartemen bisa lebih dari satu. Diharapkan aliran dalam bak pengaduk cepat adalah aliran turbulen.
Volume bak tergantung dari waktu detensi. Hubungan waktu detensi dan gradien kecepatan pada pengaduk cepat dilihat pada tabel 2.4. di bawah ini :
Tabel 2.4. Hubungan waktu detensi dan gradien kecepatan pada pengaduk cepat Waktu detensi
Detik G
fpsft.or sec
-1
20 1000
30 900
40 790
50 700
Dengan kriteria, Waktu detensi
= 20 – 60 detik
G = 700
– 1000 fpsft Tinggi bak
= 1 – 1.25 diameter atau lebar bak.
a. Tipe Turbin impeler
Tipe-tipe dari turbin dapat dilihat pada gambar 2.4. dihalaman berikut ini
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
14
Gambar 2.4. Tipe Turbin Impeller Ada beberapa jenis turbine impeller antara lain :
Straight blade Vaned disc
Curved blade Shrouded blade dengan stator.
Sedangkan kriteria dari turbin impeller ini adalah sebagai berikut : Diameter impeller = 30
– 50 dari diameter atau lebar bak. Kecepatan impeller = 10
– 150 rpm Baffle dalam bak
= 0.1 dari diameter atau lebar bak. b.
Paddle Impeller Gambar untuk paddle impeller dapat dilihat pada gambar 2.5. dibawah ini
Gambar 2.5. Paddle Impeller Sedangkan kriteria dari Paddle Impeller ini adalah sebagai berikut :
Diameter impeller = 50 – 80 dari diameter atau lebar bak.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
15
Kecepatan impeller = 20 – 150 rpm
Baffle dalam bak = 0.1 dari diameter atau lebar bak.
Lebar paddle = ¼ - 110 dari diameter bak atau lebar bak
c. Propeller Impeller
Sedangkan kriteria dari Paddle Impeller ini adalah sebagai berikut : Kecepatan impeller = 400
– 1750 rpm Baffle dalam bak
= 0.1 dari diameter atau lebar bak. Terdiri dari
= 2 – 4 blades
Max. Diameter propeller = 18 inci Power yang diberikan pada air yang diolah oleh impeller yang berbeda harus
menghasilkan aliran turbulen dengan N
Re
10000. Power yang diberikan oleh impeller pada bak berbaffle dapat dihitung :
gc Di
n P
. .
. K
5 3
T
Dengan : P
= Power, ft.lbsec K
T
= Konstanta Impeller untuk aliran turbulen. n
= kecepatan rotasi, rps Di
= diameter impeller, ft γ
= densitas larutan, lbft
3
g = gaya gravitasi, 32.17 ftsec
2
Bilangan Reynold untuk impeller dihitung : .
. Re
2
Di N
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
16
Dengan : μ
= viscositas absolute cairan, lb mass ft.sec Nilai konstanta impeller K
T
dan K
L
untuk tipe impeller berbeda diberikan pada tabel 2.5. berikut.
Tabel 2.5. Nilai konstanta impeller K
T
dan K
L
untuk tipe impeller Tipe Impeller
K
L
K
T
Propeller, pitcht of 1, 3 blades Propeller, pitcht of 2, 3 blades
Turbine, 4 flat blades, varied disc Turbine, 6 flat blades, varied disc
Turbine 6 curved blade Fan Turbine, 6 blades at 45
o
Shrouded turbine, 6 curved blades Shrouded turbine, with stator no baffle
Flat paddles, 2 blade single paddle, DW =4 Flat paddles, 2 blade ,DW = 6
Flat paddles, 2 blade, DW = 8 Flat paddles, 4 blade , DW = 6
Flat paddles, 6 blade, DW = 6 41,0
43,5 71,0
71,0 70,0
70,0 97,5
172,5 43,0
36,5 33,0
49,0 71,0
0,32 1,00
6,30 6,30
4,80 1,65
1,08 1,12
2,25 1,60
1,15 2,75
3,82
Pengaduk dengan udara seperti pada activated sludge, waktu detensi dan gradien kecepatan mempunyai kriteria yang sama dengan pengadukan mekanik.
Volume bak bisa dihitung dari debit dan waktu detensi. Power dihitung dengan
34 34
h .log
G 5
. 81
a
P
Dengan : P = Power, ft.lbsec
Ga = aliran udara tergantung dari temperature dan tekanan h = tinggi diffuser, ft
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
17
Pengadukan dengan udara kurang effektif digunakan apabila aliran inffluent berfluktuasi. Pengaduk dengan baffle sama dengan kriteria pada pengaduk mekanik,
kurang effektif digunakan apabila aliran masuk berbeda dan tidak memungkinkan memenuhi gradien yang disyaratkan.
Proses Fisika : a.
Bak Equalisasi Tujuan proses equalisasi adalah untuk meminimkan atau mengontrol fluktuasi
dari karakteristik air limbah yang diolah agar memberikan kondisi optimum pada proses pengolahan selanjutnya. Ukuran dan tipe bak equalisasi tergantung pada
kuantitas limbah dan perubahan aliran limbah. Bak Equalisasi harus berukuran cukup untuk mengurangi fluktuasi limbah yang disebabkan oleh perubahan program
rencana produksi dan untuk mengurangi konsentrasi secara periodik pada bak pengumpul atau saluran.
Tujuan proses equalisasi untuk mengolah limbah industri adalah : 1.
Mengurangi fluktuasi bahan organik yang diolah untuk mencegah shock loading pada proses biologis.
2. Mengontrol pH atau meminimumkan kebutuhan bahan kimia yang
diisyaratkan untuk proses netralisasi. 3.
Meminimumkan aliran pada proses pengolahan fisik – kimia dan mengetahui
rata-rata kebutuhan bahan kimia. 4.
Memberikan kapasitas untuk mengontrol aliran limbah. 5.
Mencegah tingginya konsentrasi bahan berbahaya yang masuk pada proses pengolahan biologis.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
18
Pencampuran selalu diberikan pada proses equalisasi dan untuk mencegah pengendapan zat padat pada dasar bak. Pada proses pencampuran, oksidasi dapat
mengurangi bahan organik atau BOD oleh udara dalam air limbah dari proses pencampuran dan aerasi. Metode yang digunakan pada proses pencampuran antara
lain : 1.
Distribution of inlet flow and baffle 2.
Turbine mixing 3.
Diffused Air Aeration 4.
Mechanical Aeration Power yang dibutuhkan apabila menggunakan surface aerator sebesar 15
– 20 hpmillion galon 0.003
– 0.004 Kwm
3
. Udara yang dibutuhkan untuk diffuser air aerator sebesar 0.5 ft
3
udara gal air buangan. Bak Equalisasi di desain untuk menyamakan aliran, konsentrasi atau keduanya. Debit atau aliran dan konsentrasi
limbah yang fluktuatif akan disamakan debit dan konsentrasinya dalam bak equalisasi, sehingga dapat memberikan kondisi yang optimum pada pengolahan
selanjutnya. b.
Flotasi Flotasi digunakan untuk menurunkan kandungan suspended solid, minyak
dan lemak dalam air limbah. Pada bangunan flotasi pemisahan dilakukan dengan menggunakan gelembung udara. Gelembung udara diperoleh dengan mendispersikan
udara ke dalam air limbah pada tekanan tertentu. Variabel utama untuk flotasi adalah tekanan, rasio resirkulasi, konsentrasi dan waktu tinggal.
Berdasarkan materi PBPAB ada empat metode flotasi yaitu :
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
19
1. Spontaneous Flotation
Flotasi akan terjadi secara spontan apabila massa jenis dari partokel lebih kecil dari massa jenis air.
2. Dispersed Air Flotation
Gelembung udara terbentuk karena adanya tekanan udara yang masuk ke cairan melalui diffuser atau impeller berputar.
3. Vacuum Flotation
Pelarutan udara di dalam air buangan pada tekanan atmosfer, kemudian di vakumkan dengan tekanan yang lebih rendah maka akan menurunkan kelarutan
udara dalam air, udara akan keluar dari larutan dalam bentuk gelembung yang halus. 4.
Disolve Air Flotation DAF Udara dilarutkan di dalam air buangan di bawah tekanan beberapa atmosfer
sampai jenuh, ke tekanan atmosfer. Akibat terjadinya perubahan tekanan maka udara yang terlarut akan lepas kembali dalambentuk gelembung
– gelembung udara yang sangat halus.
Dari keempat metode di atas, metode Disolves Air Flotation DAF telah digunakan secara luas untuk pengolahan air limbah industi, karena effisien untuk
pemisahan padat – cair pada material dengan spesifik gravity yang 1 atau
tinggi.Materi PBPAB. Adapun metode Disolve Air Flotation DAF ada dua jenis yaitu :
1. Dengan Resirkulasi
2. Tanpa resirkulasi.
Kedua jenis tersebut dapat dilihat pada gambar 2.6. dan 2.7. di halaman berikutnya.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
20
Gambar 2.6. Disolves Air Flotation dengan ResirkulasiMetCalfEddy 2004
Gambar 2.7. Disolves Air Flotation tanpa ResirkulasiMetCalfEddy 2004 Daya Larut Udara Dengan Pelepasan.
Jumlah udara secara teori yang akan dilepas dalam larutan ketika tekanan berkurang menjadi 1 atm dapat dihitung dengan :
Sa -
Pa P
Sa S
Dengan : S = udara yang dilepas pada tekanan atmosfer per unit volume pada 100 , cm
3
lt Sa = udara jenuh pada tekanan tertentu, cm
3
lt P = tekanan absolut
Pa = tekanan atmosfer Daya larut udara dalam air buangan industri lebih kecil dari pada air, koreksi
dari rumusan diatas menjadi :
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
21
1 -
Pa f.P
Sa S
Dengan : f
= fraksi daya larut udara pada air buangan dalam tangki 0.85 – 0.9
Untuk hasil unit flotasi yang berhubungan dengan kualitas effluent dalam proses pengapungan berhubungan dengan rasio udara atau solid ditetapkan pada
massa udara yang dilepas per massa solid dalam influent air buangan dapat dihitung :
1 .
. .
Pa P
f Q
Sa R
Sa S
A
Dengan : Q = debit inffluent air buangan
R = debit resirkulasi air buangan Sa = Konsentrasi minyak atau lemak atau solid air buangan
Hubungan antar rasio udara solid dan kualitas effluent diperoleh pada grafik gambar 2.8. dibawah ,
Gambar 2.8. Hubungan antar rasio udara solid dan kualitas effluent
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
22
Untuk mengetahui karakteristik unit flotasi yang akan di desain disesuaikan dengan karakteristik air buangan, diperlukan tes laboratorium. Apabila menggunakan
sistem resirkulasi maka rasio udarasolid dapat dihitung MetCalfEddy 2004 :
Q Sa
R Sa
S A
. 1
- P
. 3
. 1
Dengan : Sa
= Udara jenuh, cm
3
l R
= Volume resirkulasi, l P
= tekanan absolut atm Q
= debit air buangan l Sa
= Suspended solid influent mgl Surface area dapat dihitung :
loading R
Q A
Dengan : A
= surface area Q
=debit air buangan R
= debit resirkulasi Selain itu dari tes laboratorium juga diperoleh nilai surface loading pada
tekanan tertentu yang diplotkan dengan konsentrasi effluent. Agar proses flotasi berlangsung sempurna dapat ditambahkan koagulan.
c. Grit Chamber
Penghilangan bahan – bahan kasar dapat dilakukan dengan bangunan grit
chamber atau pemisah solid sentrifugal. Grit chamber dirancang untuk meremoval
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
23
pasir, kerikil dan bahan – bahan kasar lainnya yang mempunyai berat gravitasi relatif
tinggi, sehingga partikel – partikel tersebut dapat mengendap dengan sendirinya.
Grit Chamber dalam pengolahan air limbah diletakkan setelah bar screen dan sebelum bak pengendap pertama. Dimana fungsi dari bak pengendap pertama adalah
menghilangkan bahan – bahan organik. Adanya screen di depan grit chamber akan
membuat proses dan perawatan grit chamber semakin mudah. Tipe – tipe Grit
Chamber. Ada tiga tipe grit chamber antara lain, horisontal flow biasanya berbentuk
rektanguler, aerated dan vortex. Untuk tipe horisontal flow, kecepatan air yang mengalir dikontrol oleh dimensi bangunan tersebut, adanya pintu air didepan
bangunan dan weir di akhir bangunan effluent.
Tipe aerated terdiri dari aliran yang berbentuk spiral, dimana kecepatan spiral
juga dipengaruhi oleh dimensi bangunan dan kuantitas udara yang dimasukkan dalam bangunan tersebut. Tipe vortex merupakan bangunan yang berbentuk silinder dimana
kekuatan sentrifugal dan gravitasi yang dapat memisahkan bahan – bahan kasar
seperti pasir maupun kerikil. Perencanaan Grit Chamber pada awalnya didasarkan pada removal bahan
– bahan kasar yang mempunyai spesifik gravity 2.65 dan temperatur 15.5
o
C 60
o
F. Dimana sesuai rangenya untuk berat partikel atau spesifik graviti antara 1.3
– 2.7. Horisontal Grit Chamber
Adapun kriteria perencanaan untuk horisontal flow grit chamber ditunjukkan pada tabel 2.6.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
24
Tabel 2.6. Kriteria Desain untuk Horisontal Flow Grit Chamber. U. S Customary Unit
S.I Unit Unit
Range Typical
Unit Range
Typical Waktu detensi
S 45 - 90
60 s
45 - 90 60
Kecepatan Horisontal fts
0.8 – 1.3
1.0 ms
0.25 – 0.4
0.3 Kecepatan untuk pengendapan
0.21 mm 65 mesh ftmin
3.2 – 4.2
3.8 mmin
1.0 – 1.3
1.15 0.15 mm 65 mesh
ftmin 2.0
– 3.0 2.5
mmin 0.6
– 0.9 0.75
Headloss 30 - 40
36 30 - 40
36 Pertambahan panjang pada aliran
turbulen di inlet dan outlet 25 - 50
30 25
- 50
30
Rectangulair Horisontal Flow Grit Chamber Tipe lama yang digunakan dari grit chamber adalah Rectangulair Horisontal
flow Grit chamber, tipe berdasarkan kontrol kecepatan. Bangunan ini dirancang dengan kecepatan aliran hingga 0,3 mdet 1 ftsec, sehingga partikel
– partikel kasar dapat diendapkan di dasar bangunan. Ukuran normal partikel
– partikel yang diendapkan di grit chamber dengan diameter 0,1 mm 65 mesh, meskipun ada
beberapa bangunan grit chamber yang dirancang untuk meremoval partikel yang berdiameter 0,15 mm 100 mesh. Aliran yang ada dalam bak grit chamber haruslah
dibuat turbulen. Endapan yang terjadi pada bangunan ini biasanya di buang dengan menggunakan scrapper ataupun screw conveyor. Pada umumnya pembersihan grit
yang mengendap dilakukan secara manual. Square Horisontal Grit Chamber
Pada tipe ini influent melalui pintu air dan terdapat weir di akhir bangunan. Bangunan ini biasanya digunakan 2 unit. Pada bangunan ini 95 bahan
– bahan
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
25
kasar teremoval dengan diameter partikel 0.15 mm 100 mesh Adapun gambarnya dapat anda lihat pada gambar 2.9. dibawah ini :
Gambar 2.9. Square Horisontal Flow Grit Chamber Aerated Grit Chamber
Pada bangunan ini udara dimasukkan untuk mendapatkan aliran yang spiral, dimana bahan
–bahan kasar dapat mengendap di dasar bangunan. Jika kecepatan aliran terlalu besar maka bahan
– bahan kasar akan terikut keluar melalui saluran outlet grit chamber, tapi jika aliran terlalu lemah maka bahan
– bahan organik akan ikut terendapkan. Sehingga kuantitas udara yang digunakan juga harus
diperhitungkan. Pada bangunan ini 100 bahan – bahan kasar terendapkan.
Bangunan ini biasanya meremoval bahan – bahan kasar dengan diameter 0.21 mm
65 mesh atau lebih besar, dengan waktu detensi yang dibutuhkan adalah 2 – 5
menit, dengan kedalaman grit storage 0.9 m 3 ft. Sedangkan alat penginjeksi udara diletakkan 0.45
– 0.6 m 1.5 – 2ft dari dasar. Kriteria perencanaan dan gambarnya ditunjukkan pada tabel 2.7. dan untuk gambarnya ditunjukkan pada gambar 2.10.
pada halaman berikut ini :
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
26
Tabel 2.7. Kriteria Desain untuk Aerated Grit Chamber. U. S Customary Unit
S.I Unit Unit
Range Typical
Unit Range
Typical Waktu detensi
S 2 - 5
3 S
2 – 5
3 Dimensi
Kedalaman Panjang
Lebar ft
ft ft
7 – 16
25 – 65
8 - 23 m
m m
2 – 5
7.5 – 20
2.5 – 7
Lebar : Kedalaman rasio
1:1 - 5:1 1.5 : 1
rasio 1:1 - 5:1
1.5 : 1 Panjang : lebar
rasio 3:1 - 5:1
4 : 1 rasio
3:1 - 5:1 4 : 1
Suply udara per unit panjang
ft
3
ft.mi n
3 - 8 m
3
m.min 0.2 – 0.5
Kuantitas pasir ft
3
Mga l
0.5 - 27 2
m
3
10
3
.m
3
25 – 50
30
Gambar 2.10. Aerated Grit Chamber Vortex Grit Chamber
Bahan – bahan kasar juga dapat diremoval denganmenggunakan aliran
vortex. Ada dua tipe dari bangunan ini. Turbin yang berputar menjaga kecepatan
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
27
aliran tetap konstan dan ada blade yang memisahkan grit dari air limbah, dimana partikel mengendap secara gravitasi. Bahan
– bahan kasar grit yang mengendap diambil dengan pompa penguras. Biasanya bangunan ini digunakan lebih dari dua
unit. Dengan kapasitas setiap unit untuk tipe vortex ini hingga 0.3 m
3
det. Dibawah ini adalah vortex dengan dua tipe. Ditunjukkan pada gambar 2.11. di bawah ini :
Gambar 2.11. Dua Tipe Vortex Grit Chamber Karakteristik Bahan
– bahan Kasar Grit Bahan
–bahan kasar terdiri dari pasir, kerikil dan bahan – bahan lain yang mempunyai berat atau spesifik grafity lebih besar dari bahan
– bahan organik. Bahan – bahan kasar itu misalnya : kulit telor, kulit kopi dan bahan – bahan kasar lainnya
yang lebih besar dari partikel – partikel organik.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
28
Pada umumnya apa yang diremoval sebagai grit adalah bahan – bahan yang
inert dan kering. Dimana spesifik gravity untuk bahan – bahan yang inert adalah 2.7
meskipun bisa rendah sampai 1.3 dan densitas Bulk yang digunakan untuk grit adalah 1600 kgm
3
100 lbft
3
. Dan bahan – bahan kasar yang berdiameter 0.2 mm
merupakan suatu masalah di badan air. Biasanya bahan – bahan kasar yang
berdiameter 0.15 mm dapat diremoval hingga 100 . d.
Bak Pengendap I Effisiensi removal dari bak pengendap pertama ini tergantung dari kedalaman
bak dan dipengaruhi oleh luas permukaan serta waktu detensi. Berfungsi untuk memisahkan padatan tersuspensi dan terlarut dari cairan dengan menggunakan sistem
gravitasi dengan syarat kecepatan horizontal partikel tidak boleh lebih besar dari kecepatan pengendapan. Berikut gambar dari bak pengendap berbentuk persegi
panjang rectangular, ditunjukkan pada gambar 2.12. di bawah ini :
Gambar 2.12. Bak Pengendap Rectangular. a Denah, b Potongan
Reynold 1996
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
29
3. Secondary Treatment
Ada empat macam pengelompokan bangunan-bangunan yang termasuk kedalam tingkat proses pengolahan secondary treatment yaitu pengolahan biologis
secara aerobic, an-aerobik, biofilm dan denitrifikasi-nitrifikasi. Proses pengolahan biologis ini dilakukan secara aerobik maupun anaerobik dengan efisiensi reduksi
BOD antara 60 - 90 serta 40 - 90 TSS Qasim,52. Di dalamnya pun masih dibagi-bagi lagi menjadi beberapa bangunan.
Proses Biologi secara Aerobik : a.
Activated Sludge Untuk mengubah buangan organik, menjadi bentuk anorganik yang lebih
stabil dimana bahan organik yang lebih terlarut yang tersisa setelah prasedimentasi dimetabolisme oleh mikroorganisme menjadi CO
2
dan H
2
O, sedang fraksi terbesar diubah menjadi bentuk anorganik yang dapat dipisahkan dari air buangan oleh
sedimentasi. Adapun proses didalam activated sludge, yaitu: 1.
Kovensional Pada sistem konvensional terdiri dari tanki aerasi, secondary clarifier dan
recycle sludge. Selama berlangsungnya proses terjadi absorsi, flokulasi dan oksidasi bahan organik. Berikut gambar 2.13. bangunan AS system konvensional :
Gambar 2.13. Activated sludge sistem konvensional Reynold 1996
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
30
2. Non Konvensional
a. Step Aeration
Merupakan type plug flow dengan perbandingan FM atau subtrat dan mikroorganisme menurun menuju outlet.
Inlet air buangan masuk melalui 3 - 4 titik ditanki aerasi dengan masuk untuk menetralkan rasio subtrat dan mikroorganisme dan mengurangi tingginya
kebutuhan oksigen ditik yang paling awal. Keuntungannya mempunyai waktu detensi yang lebih pendek
Gambar step aerasi dapat dilihat pada gambar 2.14. di bawah ini :
Gambar 2.14. Step Aerasi Reynold 1996 b.
Tapered Aeration Hampir sama dengan step aerasi, tetapi injeksi udara ditik awal lebih tinggi.
Gambar tapered aerasi dapat dilihat pada gambar 2.15. di bawah ini
Gambar 2.15. Tapered Aeration Reynold 1996
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
31
c. Contact Stabilization
Pada sistem ini terdapat 2 tanki yaitu : Contact tank yang berfungsi untuk mengabsorb bahan organik untuk
memproses lumpur aktif. Reaeration tank yang berfungsi untuk mengoksidasi bahan organik yang
mengasorb proses stabilasi . Gambar contact stabilization dapat dilihat pada gambar 2.16. di bawah ini :
Gambar 2.16. Contact Stabilization Reynold 1996
d. Pure Oxigen
Oksigen murni diinjeksikan ke tanki aerasi dan diresirkulasi. Keuntungannya adalah mempunyai perbandingan subtrat dan mikroorganisme serta volumetric
loading tinggi dan td pendek. Pada gambar 2.17. ditunjukkan proses oksigen murni yang diinjeksikan.
Gambar 2.17. Pure Oxygen Reynold 1996
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
32
e. High Rate Aeration
Kondisi ini tercapai dengan meninggikan harga rasio resirkulasi, atau debit air yang dikembalikan dibesarkan 1 - 5 kali. Dengan cara ini maka akan diperoleh
jumlah mikroorganisme yang lebih besar. Untuk lebih jelas dapat dilihat pada gambar 2.18. di bawah ini :
Gambar 2.18. High Rate Aeration
f. Extended Aeration
Pada sistem ini reaktor mempunyai umur lumpur dan time detention td lebih lama, sehingga lumpur yang dibuang atau dihasilkan akan lebih sedikit. Exrended
aeration dapat dilihat pada gambar 2.19. di bawah ini :
Gambar 2.19. Extended Aeration Reynold 1996
influent Secondary clarifier
reaktor Effluent
Sludge return Sludge
waste
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
33
g. Oxydation Ditch
Bentuk oksidation ditch adalah oval dengan aerasi secara mekanis, kecepatan aliran 0,25 - 0,35 ms. Gambar dari oxidation ditch dapat dilihat pada
gambar 2.20. di bawah ini :
Gambar 2.20. Oxydation Ditch Reynold 1996
b. Aerobic Lagoon
Aerobik lagoon adalah salah satu bentuk pengolahan biologis yang sederhana. Kolam stabilisasi secara biologis akan membutuhkan area yang luas dengan
kedalaman yang dangkal. Dengan kolam semacam ini maka kondisi aerobik akan
terpelihara dengan adanya alga dan bakteri. Kolam stabilisasi secara aerobik
mengandung bakteri dan algae dalam kondisi aerobik disepanjang kedalaman. Ada dua tipe pengolahan aerobik lagoon, yaitu tipe high rate yaitu dengan
memaksimalkan produksi algae, pada kedalaman lagoon sekitar 15
– 45 cm.
Tipe yang kedua biasanya disebut sebagai oksidation atau stabilisation lagoon, dengan cara memaksimalkan konsentrasi oksigen yang dihasilkan,
kedalaman lagoon sampai 1,5m. Untuk mencapai hasil terbaik, lagoon diaduk secara
periodik dengan pompa atau surface aeration. Prinsip pengolahan ini adalah, bahan
organik yang terlarut dalam air dioksidasi oleh bakteri aerobik dan fakultatif dengan menggunakan oksigen yang dihasilkan oleh algae yang tumbuh disekitar permukaan
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
34
air. Proses reaksi fotosintesis dan reaksi yang dilakukan algae dapat ditulis sebagai
berikut:
Photosintesis: CO
2
+ 2H
2
O + cahaya matahari CH
2
O + O
2
+ H
2
O Sel Baru Algae
Respirasi CH
2
O + O
2
CO
2
+ 2H
2
O Gambar aerobic lagoon dapat dilihat pada gambar 2.21. di bawah ini :
Gambar 2.21. Aerobic Lagoon Archeivala 2000
c. Aerated Lagoon
Aerated lagoon merupakan pengembangan dari aerobik lagoon yaitu dengan memasang surface aerator untuk mengatasi bau dan beban organik yang tinggi. Pada
proses aerated lagoon pada prinsipnya sama dengan extended aeration pada proses lumpur aktif, poerbedaannya terletak pada kedalaman air yang dangkal dan oksigen
diperoleh dari surface aerator atau diffuser aerator. Dalam aerated lagoon semua zat padat dipertahankan dalam keadaan tersuspensi.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
35
Pada sistem ini tanpa dilakukan dan biasanya diikuti dengan kolam pengendapan yang besar. Untuk lebih jelas dapat dilihat pada gambar 2.22. di bawah
ini :
Gambar 2.22. Aerated Lagoon Archeivalam 2000
d. Kolam Fakultatif
Kolam fakultatif merupakan kolam dengan kedalaman 1 – 2,5 meter. Pada
kolam ini kedalaman air terbagi menjadi tiga zona yaitu zona aerobik di bagian atas, zona fakultatif di bagian tengah, dan zona anaerobik di bagian bawah atau dasar
kolam. Proses penurunan BOD atau organik COD terjadi karena adanya aktivitas
reaksi simbiosis antara algae dan bakteri.
Algae yang menempati bagian atas akan melakukan fotosintesis pada siang
hari, sebagai hasilnya produksi oksigen yang cukup tinggi terjadi pada siang hari.
Oksigen terlarut yang dihasilkan akan dimanfaatkan oleh bakteri aerob untuk proses penguraian zat organik dalam air buangan sebagai BOD. Pada bagian ini terjadi
proses biologi secara aerobik full aerobic, dan pada bagian ini juga dimungkinkan terjadinya proses nitrifikasi. CO
2
yang dihasilkan oleh bakteri akan digunakan oleh
algae sebagai sumber karbon pada proses fotosintesis.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
36
Pada lapisan kedua jumlah oksigen relatif lebih sedikit. Hal ini disebabkan berkurangnya algae atau cahaya matahari yang masuk ke lapisan ini. Kondisi yang
ada adalah antara aerobik dan anaerobik. Pada siang hari mendekati aerobik dan pada malam hari cenderung anaerobik sehingga disebut sebagai kondisi fakultatif. Bakteri
yang berperan dinamakan bakteri fakultatif. Pada lapisan di atas dasar kolam terjadi proses anaerobik atau tanpa adanya
oksigen. Zat padat yang mudah mengendap atau mikro organisme yang mati akan mengendap di dasar kolam. Pada kondisi demikian terjadi dekomposisi zat organik
secara anaerobik dan dihasilkan gas-gas CO
2
, NH
3
, H
2
S, dan CH
4
. Proses denitrifikasi juga dimungkinkan terjadi di zona ini. Untuk lebih jelas
tentang gambar kolam fakultatif dapat dilihat pada gambar 2.23. di bawah ini :
Gambar 2.23. Kolam Fakultatif Archeivala 2000
Fungsinya sama dengan bak pengendap, tetapi clarifier biasanya di tempatkan setelah pengolahan kedua pengolahan Biologisactivated sludge. Untuk lebih jelas tentang
gambar clarifier dapat dilihat pada gambar 2.24. di halaman berikutnya.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
37
Gambar 2.24. Clarifier. a Denah, b Tampak Samping Reynold 1996
Proses Biologi secara An Aerobik : a.
UASB Upflow Anaerobik Sludge Blanket Pada prinsipnya reaktor UASB terdiri dari lumpur padat yang berbentuk
butiran. Lumpur atau sludge tersebut ditempatkan dalam suatu reaktor yang didesain dengan aliran ke atas. Air limbah mengalir melalui dasar bak secara merata dan
mengalir secara vertikal, sedangkan butiran sludge akan tetap berada atau tertahan dalam reaktor.
Karakteristik pengendapan butiran sludge dan karakteristik air limbah akan menentukan kecepatan upflow yang harus dipelihara dalam reaktor. Biasanya
kecepatan aliran ke atas berada pada rentang 0,5 – 0,3 mjam. Untuk mencapai
formasi sludge blanket yang memuaskan, pada saat kondisi hidrolik puncak debit puncak kecepatan dapat mencapai antara 2
– 6 mjam
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
38
Gas yang terperangkap dalam butiran sludge sering mendorong sludge tersebut ke bagian atas reaktor, yang disebabkan oleh berkurangnya densitas butiran.
Untuk itu diperlukan pemisahan butiran sludge di luar reaktor dan kemudian dikembalikan lagi ke dalam reaktor. Hal ini dapat dilakukan dengan membuat gas-
solid-liquid separator yang ditempatkan di bagian atas reaktor. Gas yang terbentuk dapat ditampung dalam separator tersebut dan sludge dikembalikan lagi ke reaktor.
Masalah yang dihadapi pada UASB terutama adalah sludge yang bergerak naik yang disebabkan oleh turunnya densitas sludge. Disamping itu juga turunnya
aktivitas spesifik butiran. Beragamnya densitas sludge memberikan ketidak seragaman sludge blanket sehingga sebagai akibatnya sludge akan ikut keluar
reactor. Tingginya konsentrasi suspended solid dan fatty mineral dalam air limbah juga merupakan masalah operasi yang serius. Suspended solid dapat menyebabkan
penyumbatan clogging atau channeling. Adsorbsi suspended solid pada sludge juga akan mempengaruhi proses air limbah yang mengandung protein atau lemak
menyebabkan pembentukan busa.
Keuntungan :
Kebutuhan energi rendah Kebutuhan lahan sedikit
Biogas berguna Kebutuhan nutrien sedikit
Sludge mudah diolahdikeringkan Tidak mengeluarkan bau dan kebisingan
Mempunyai kemampuan terhadap fluktuasi dan intermitten load
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
39
Untuk gambar UASB dapat dilihat pada gambar 2.25. di bawah ini :
Gambar 2.25. UASB MetcalfEddy 2004
Dan untuk gambar lebih jelas tentang UASB mulai dari proses, reactor dengan sedimentasi dan recycle lumpur dan dengan media yang menghasilkan
biofilm dapat dilihat pada gambar 2.26. di bawah ini :
Gambar 2.26. a Proses di dalam UASB, b Reaktor UASB dengan Sedimentasi dan Recycle Lumpur, c Reaktor UASB dengan Media yang menghasilkan Biofilm.
MetcalfEddy 2004 b.
An Aerobic lagoon Pada anaerobik lagoon kedalaman air dapat mencapai 6 meter. Kondisi
anaerobik dapat dicapai dengan memberikan beban organik yang tinggi sehingga terjadi deoksigenisasi, adanya lapisan scum busa pada permukaan air kolam
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
40
berguna untuk mencegah masuknya oksigen dari atmosfer. Pada kondisi ini bahan organik akan mengalami stabilisasi yang merupakan hasil kerja bakteri anaerobik
thermophilik dengan proses digestion.
Proses pengolahan yang terjadi analog dengan single stage anaerobic digestion dimana asam organik dibentuk oleh bakteri dengan memecah organik
komplek. Selanjutnya asam yang terbentuk diubah menjadi gas methane, gas karbon dioksida, sel dan produk lain yang stabil. Air baku yang diolah bercampur di bagian
bawah, hal ini dicapai dengan cara melakukan pemasangan pipa inlet di bagian dasar kolam menuju ke tengah kolam. Pipa inlet dalam keadaan terbenam pada kolam.
Bahan yang mudah mengapung seperti minyak, lemak dan zat padat yang ringan akan berada di bagian permukaan air dan biasanya menutupi seluruh
permukaan air. Dengan demikian panas yang dihasilkan di seluruh kedalaman kolam dapat dipertahankan. Pada tipe ini tidak diperlukan pemanasan, equalisasi, mixing,
maupun sirkulasi lumpur. Keutamaan dari pengolahan jenis adalah mempunyai
kemampuan mengolah dengan beban yang tinggi serta tahan terhadap perubahan
debit dan kualitas air limbah shock loading. Untuk mencegah terjadinya perembesan air limbah pada dinding dan dasar kolam dapat dipasang lapisan kedap
air misal: plastik, clay. Untuk gambar anaerobic lagoon dapat dilihat pada gambar 2.27 di bawah ini :
Gambar 2.27. Anaerobik Lagoon MetcalfEddy 2004
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
41
c. Fluidized Bed Reactor
Merupakan reaktor dengan media pasir yang dialiri air limbah dengan debit tertentu. Pada reaktor ini banyak biomassa menempel pada media yang berukuran
kecil sebagai biofilm. Biomassa yang menyelimuti partikel media berada pada kondisi terekspansi [bergerak melayang- layang atau terfluidasi secara vertikal
dengan aliran keatas up flow]. Besarnya kecepatan partikel dicapai dengan mengatur besarnya tingkat resirkulasi. Ukuran dan densitas dari media merupakan
penentu dari kestabilan sistem operasi dan ekonomis tidaknya reator. Dalam reaktor ini tidak ada injeksi oksigen sehingga reaktor dalam keadaan tertutup. Pada gambar
2.28. ditunjukkan gambar fluidized bed reactor.
Fluidized Bed Recycle
Pump Influen
t Sand Trap
Effluent Gas
Gambar 2.28. Fluidized Bed Reactor d.
Fixed Bed Reactor
Prinsip operasi dari fixed bed reactor adalh air limbah yang dapat menuju keatas up flow ataupun kebawah down flow melalui suatu kolam yang terisi
media pendukung. Permulaan media tersebut berfungsi untuk menempel mikroba dan menangkap flok yang tidak bisa menempel. Mikroba yang menempel bertanggung
jawab dalam proses stabilisasi air limbah .Pada saat awal prose perlu seeding dengan merendam media filter di dalam sptictank.
Suatu saat biofilm akan menempel sehingga terjadi clogging oleh karena itu perlu di lakukan penggelontoran. Apabila carbon bed sudah jenuh maka carbon bed
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
42
akan digantikan dengan yang baru. Berikut gambar fixed bed reactor ditunjukkan
pada gambar 2.29. di bawah ini :
Underdrain System Waste
Influent Influent Distributor
Surface Wash Carbon Bed
Wash Water Transport Water
Effluent
Carb on S
lurry Llne
Drain Drain
Transport Water
Spe ni Ca
rbon Dram
Tan k
Reg ener
ated Carb
on In vent
ury Tank
Gambar 2.29. Fixed Bed Reactor
Proses Biologis secara Bio Film a.
Trickling Filter Trickling filter menurunkan beban organik yang terdapat dalam air buangan
dengan cara mengalirkannya pada media yang permukaannya diselimuti oleh lumpur aktif sebagai biological film. Filter yang digunakan batua-batuan, pasir, granit dan
lain-lain dalam berbagai ukuran mulai dari diameter 34 in sampai dengan diameter 2,5 in. Proses yang terjadi adalah proses biologis yang memerlukan oksigen
aerobik. Cara kerja Trickling filter :
Air limbah dari pengolahan primer dialirkan masuk melalui pipa yang berputar diatas suatu lahan dengan media filter, beban organik yang ada dalam
limbah disemprotkan diatas media, dan diuraikan oleh mikroorganisme yang menempel pada media filter. Bahan organik sebagai substrat yang terlarut dalam air
limbah di absorbsi dalam biofilm antar lapisan berlendir. Pada lapisan bagian luar
biofilm, bahan organik diuraikan oleh mikroorganisme aerobik. Pertumbuhan mikroorganisme mempertebal lapisan biofilm, oksigen yang terdifusi dapat
dikomsumsi sebelum biofilm mencapai ketebalan maksimum. Pada saat mencapai
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
43
ketebalan penuh maka oksigen tidak dapat mencapai penetrasi secara penuh, sehingga pada bagian dalam atau pada permukaan media akan berad pada kondisi
anaerobik.
Pada saat lapisan biofilm mengalami penambahan ketebalan , dan bahan organik yang diabsorbsi dapat diuraikan oleh mikroorganisme namuin tidak
mencapai mikroorganisme yang berada pada permukaan media. Dengan kata lain tidak tersedia bahan organik untuk sel karbon pada bagian permukaan media,
sehingga mikroorganisme sekitar permukaan media mengalami fase endogenous atau kematian. Pada akhirnya mikroorganisme sebagai biofilm tersebut akan lepas dari
media, cairan yang masuk akan ikut melepas atau mencuci dan mendorong biofilm keluar setelah itu lapisan biofilm baru akan segera tumbuh. Fenomena lepasnya
biofilm dari media tersebut disebut sloughing dan hal ini fungsi dari beban organik dan beban hidrolik pada trickling filter tersebut.
Beban hidrolik memberikan kecepatan daya gerus biofilm sedangkan beban organik memberikan kecepatan daya dalam biofilm. Berdasarkan beban hidrolik dan
organik maka dapat dikelompokan tipe trickling filter low rate dan high rate.
Trickling filter terdiri dari suatu bak dengan media permeable untuk pertumbuhan mikroorganisme. Filter media biasanya mempunyai ukuran diameter 25-100 mm,
kedalaman filter berkisar 0,9-2,5m rata-rata 1,8 media filter dapat mencapai 12 m
yang disebut sebagai tower trickling filter.
Air limbah didistribusikan pada bagaian atas dengan satu lengan distributor yang dapat berputar. Filter juga dilengkapi dengan underdrain untuk mengumpulkan
biofilm yang mati untuk kemudian diendapakan dalam bak sedimentasi. Bagaian cairan yang keluar biasanya dikembalikan lagi ketrickling filter sebagai air pengencer
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
44
air baku yang diolah. Berikut gambar potongan 3 dimensi dari trickling filter
ditunjukkan pada gambar 2.30. di bawah ini :
Gambar 2.30. Trickling Filter b.
RBC Rotating Biological Contractor RBC menurunkan biomassa sebelum diendapkan pada bak pengendap dengan
cara yaitu RBC yang terdiri dari suatu piringan seri berbentuk lingkaran yang terbuat dari bahan PVC, disusun secara vertikal dengan menghubungkan satu sama lain
dengan satu sumbu, sehingga piringan tersebut dapat berputar. Sebagian piringan tersebut tercelup dalam air limbah yang diolah dimana akan tumbuh biofilm dan
menempel pada permukaan piringan dalam bentuk lendir. Pada saat berputar bagian piringan yang tercelup air akan menguraikan zat organik yang terlarut dalam air,
sedangkan pada saat kontak dengan udara, biomassa akan mengabsorpsi oksigen sehingga tercapai kondisi aerobik dan biomassa yang berlebihan akan terbawa keluar.
Keuntungan RBC : Waktu kontak yang tidak terlalu lama, biasanya 1 jam karena luas
permukaan besar. Dapat mengolah air limbah pada kisaran kapasitas yang besar, dari 1000
galhari sampai 100.000 galhari.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
45
Tidak diperlukan recycle. Biomassa yang terlepas sloughing mudah dipisahkan dari air yang sudah
diolah. Biaya operasi cukup murah karena tidak diperlukan keahlian khusus untuk
operatornya Berikut gambar potongan 3 dimensi dari RBC ditunjukkan pada gambar 2.31. di
bawah ini :
Gambar 2.31. RBC Proses biologi secara Nitrifikasi
– Denitrifikasi : a.
Nitrifikasi Nitrifikasi merupakan proses konvensi nitrogen ammonia menjadi nitrat.
Nitrifikasi menjadi salah satu proses yang sangat penting untuk diperhatikan hal itu disebabkan karena :
Air limbah yang banyak mengandung N organic cenderung merangsang pertumbuhan alga yang pada akhirnya akan menimbulkan eutrophikasi
diperairan.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
46
Adanya nitrifikasi akan menyebabkan turunnya konsentrasi oksigen terlarut DO, disebabkan karena pada setiap tahap reaksi dalam nitrifikasi akan
mengkonsumsi DO. NH
4
juga bersifat tixic terhadap kehidupan air. NH
4
juga mengkonsumsi dosis klorine yang berakibat naiknya kebutuhan chlor untuk desinfektan.
Proses konveksi nitrogen ammonia menjadi nitrat melibatkan bakteri autrotrof. Bakteri ini adalah bakteri yang menggunakan sumber energi dari cahaya
matahari photoautrotrof. Maupun dari hasil oksidasi bahan anorganik chemoautrotrof. Sumber karbon berasal dari fiksasi karbondioksida. Bakteri
autrotrof genus Nitrosomonas dan Nitrobacter adalah jenis bakteri yang memegang peran peting dalam proses nitrifikasi. Proses nitrifikasi yang dilaksanakan oleh
oraganisme autrotrof dan berlangsung dalam dua tahap, yaitu : 1. Tahap nitritasi yaitu tahap oksidasi ion ammonia NH
4 +
menjadi ion nitrit NO
2
dan dilaksanakan oleh bakteri nitrosomonas, dengan reaksi sebagai berikut: 2NH
4
+ 3O
2 NITROSOMONAS
2NO
2
+ 2H
2
O + 4H
+
2. Tahap nitrat yaitu tahap oksidasi ion nitrit menjadi nitrat NO
3
dan dilakukan oleh nitrobacter dengan reaksi :
2NO
2 -
+ O
2 NITROSOMONAS
2NO
2 -
Proses nitrifikasi dapat diterapkan pada system Lumpur aktif CFSTR. Atau plug flow dengan resirkulasi dan biofilm trickling filter dan cakram biologis.
Dalam proses pengolahan Lumpur aktif dapat dilakukan secara terpisah dalam tangki yang berbeda maupun dalam satu tangki dengan proses kombinasi. Gambar 2.32.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
47
berikut merupakan jenis pengolahan ammonia dengan nitrifikasi dengan cara lumpur aktif :
Gambar 2.32. Nitrifikasi cara lumpur aktif Dasar pemilihan antara system satu dengan satu tangki atau dua tangki aerasi
biasanya dengan memperhatikan perbandingan BOD
5
TKN, untuk : BOD
5
TKN 3, menggunakan system terpisah two stage BOD
5
TKN 5, menggunakan satu tangki single stage b.
Denitrifikasi Denitrifikasi adalah proses reduksi nitrat menjadi gas nitrogen N
2
secara biologi pada kondisi anoxic tanpa oksigen. Bakteri yang bertanggungjawab dalam
proses denitrifikasi adalah jenis heterotrof. Nitrit dan nitrat sebagai aseptor electron, sedangkan organic karbon sebagai donor electron. Dalam air buangan rendah,
Penyisihan carbon-nitrifikasi Clarifier
Penyisihan C Clarifier nitrifikasi Clarifier
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
48
biasanya ditambahkan methanol CH
3
OH sebagai sumber karbon, sedangkan sumber energi diperoleh dari hasil reaksi anorganik.
Bakteri yang melakukan proses denitrifikasi meliputi : achromobacter, Alcaligenes, Bacillus, Brevibacterium, F lavobacterium, Laccthobacterium dan
lainnya. Ada dua tahap konveksi dalam proses denitrifikasi yaitu :
Tahap nitrat menjadi nitrit Tahap nitrit menjadi gas nitrogen
Sehingga keseluruhan proses secara berurutan adalah : NO
3
→ NO
2
→ NO → N
2
O →N
2
4. Tertiary Treatment
Pengolahan ini adalah kelanjutan dari pengolahan terdahulu, oleh karena itu pengolahan jenis ini akan digunakan apabila pada pengolahan pertama dan kedua,
banyak zat tertentu yang masih berbahaya bagi masyarakat umum. Pengolahan ketiga ini merupakan pengolahan secara khusus sesuai dengan kandungan zat yang
terbanyak dalam air limbah, biasanya dilaksanakan pada pabrik yang menghasilkan air limbah khusus diantaranya yang mengandung fenol, nitrogen, fosfat, bakteri
patogen dan lainnya. Unit pengolahan tersier ini terdiri dari : a.
Karbon Aktif Pengolahan air limbah dengan menggunakan karbon aktif biasanya digunakan
sebagai proses kelanjutan dari pengolahan secara biologis. Organik terlarut yang ada dengan cara menyerap partikel yang berada dalam partikel juga bisa dihilangkan.
Selain itu proses ini juga bisa menghilangkan bau, warna, rasa, bahan organik
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
49
fenol, merkuri dan lain-lain. Berikut ini gambar proses bangunan menggunakan karbon aktif ditunjukkan pada gambar 2.33. di bawah ini :
Gambar 2.33. Karbon Aktif MetcalfEddy 2004 b.
Ion Exchange Untuk limbah cair yang bahan pencemarnya larut dan membentuk ion bahan
anorganik, pengolahannya tidak dapat dilakukan dengan cara adsorbsi, karena ion- ion cenderung menjadi permukaan yang berbatasan dengan absorber, sehingga cara
pengolahan yang dipilih untuk jenis tersebut adalah pertukaran ion ion exchange baik ion positif maupun ion negatif. Secara garis besar prosesnya serupa dengan
adsobsi yaitu dengan mengkontakkan limbah dengan bahan aktif penukaran ion yang siap memberi ion H
+
atau OH
-
ke limbah dan menerima ion positif atau ion negatif
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
50
dari limbah. Keadaan jenuh juga akan dialami oleh bahan aktif penukar ion, yang pemulihan keaktifanya dapat dilakukan melalui proses regenerasi. Limbah biasanya
menggunakan proses ion exchange antara lain yang mengandung logam, misalnya Na
2+
, Ca
2+
, Cu, Ni, Cr, Mg
2+
, Fe, Co. Berikut ini gambar dari proses ion exchange ditunjukkan pada gambar 2.34 di bawah ini :
Gambar 2.34. Ion Exchange Reynold 1996 c.
Secondary Clarifier Fungsinya sama dengan Bak pengendap, tetapi clarifier biasanya di
tempatkan setelah pengolahan kedua pengolahan Biologis. Di bawah ini terdapat gambar dari secondary clarifier ditunjukkan oleh gambar 2.35. pada halaman
berikutnya.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
51
Gambar 2.35. Clarifier. a Denah, b Tampak Samping Reynold 1996 5.
Sludge Treatment Pengolahan Lumpur Dari pengolahan air limbah maka hasilnya adalah berupa lumpur yang perlu
diadakan pengolahan secara khusus agar lumpur tersebut tidak mencemari lingkungan dan dapat dimanfaatkan kembali untuk keperluan kehidupan. Sludge
dalam disposal sludge memiliki masalah yang lebih kompleks. Hal ini disebabkan karena :
Sludge sebagian besar dikomposisi dari bahan-bahan yang responsibel untuk menimbulkan bau.
Bagian sludge yang dihasilkan dari pengolahan biologis dikomposisi dari bahan organik.
Hanya sebagian kecil dari sludge yang mengandung solid 0,25 - 12 solid.
Tujuan utama dari pengolahan lumpur adalah : Mereduksi kadar lumpur
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
52
Memanfaatkan lumpur sebagai bahan yang berguna seperti pupuk dan sebagai penguruk lahan yang sudah aman.
Unit pengolahan lumpur meliputi : a.
Sludge Thickener Sludge thickener adalah suatu bak yang berfungsi untuk menaikkan
kandungan solid dari lumpur dengan cara mengurangi porsi fraksi cair air, sehingga lumpur dapat dipisahkan dari air dan ketebalannya menjadi berkurang atau dapat
dikatakan sebagai pemekatan lumpur. Tipe thickener yang digunakan adalah gravity thickener dan lumpur berasal dari bak pengendap I dan pengendap II. Pada sistem
gravity thickener ini, lumpur diendapkan di dasar bak sludge thickener. Ditunjukkan pada gambar 2.36. di bawah ini :
Gambar 2.36. Sludge Thickener McCabe,SmithHarriot 2005
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
53
b. Sludge Digester
Sludge digester berfungsi untuk menstabilkan sludge yang dihasilkan dari proses lumpur aktif dengan mengkomposisi organik material yang bersifat lebih
stabil berupa anorganik material sehingga lebih aman untuk dibuang. Berikut ini gambar potongan melintang dari sludge digester ditunjukkan pada gambar 2.37 di
bawah ini :
Gambar 2.37. Sludge Digester c.
Sludge Drying Bed Sludge drying bed merupakan suatu bak yang dipakai untuk mengeringkan
lumpur hasil pengolahan dari thickener. Bak ini berbentuk persegi panjang yang terdiri dari lapisan pasir dan kerikil serta pipa drain untuk mengalirkan air dari
lumpur yang dikeringkan. Waktu pengeringan paling cepat 10 hari dengan bantuan sinar matahari. Pada gambar 2.38. ditunjukkan gambar potongan melintang dari
sludge drying bed di bawah ini :
Gambar 2.38. Sludge Drying Bed Archeivala 2000
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
54
II.3 Persen Removal Unit Pengolahan