Air Limbah Perbandingan Konsentrasi Sianida (Cn¬-) Dan Ph Pada Inlet Dan Outlet Dari Instalasi Pengolahan Air Limbah (Ipal) Industri Pengolahan Tepung Tapioka

9. Kandungan bahan radioaktif Fardiaz, 1992

2.4 Air Limbah

Salah satu penyebab terjadinya pencemaran air adalah air limbah yang dibuang tanpa pengolahan kedalam suatu badan air. Menurut Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 82 tahun 2001, air limbah adalah sisa dari suatu usaha atau kegiatan yang berwujud cair. Air limbah dapat berasal dari rumah tangga domestic maupun industri industry. Air limbah industry umumnya terjadi sebagai akibat adanya pemakaian air dalam proses produksi. Di industri, air umumnya memiliki beberapa fungsi sebagai berikut : 1. Sebagai air pendingin, untuk memindahkan panas yang terjadi dari proses industri 2. Untuk mentransportasikan produk atau bahan baku 3. Sebagai air proses, misalnya sebagai umpan boiler, pada pabrik minuman, dan sebagainya. 4. Untuk mencuci dan membilas produk dan gedung serta instalasi. Berbeda dengan air limbah rumah tangga, zat-zat yang terkandung didalam air limbah industri sangat bervariasi sesuai dengan pemakaiannya di masing-masing industriMulia, 2005. Limbah yang turut andil dalam pencemaran air secara umum dikelompokkan menjadi limbah domestik, industri dan pertanian. Limbah dosmetik sewage merupakan larutan yang kompleks terdiri dari air biasanya diatas 99 dan zat organik serta anorganik, baik berupa padatan terlarut maupun Universitas Sumatera Utara mengendap. Pencemaran air berhubungan dengan masalah limbah yang tergantung pada sifat-sifat kontaminan yang memerlukan oksigen, memacu pertumbuhan algae, penyakit dan zat toksik. Pencemaran terhadap sumber daya air dapat terjadi secara langsung dari saluran pembuangan sewer atau buangan industri point source atau secara tidak langsung melalui pencemaran air dan limpasan dari daerah pertanian dan perkotaan nonpoint source Asmadi dan Suharno, 2012.

2.4.1 Karakteristik Air Limbah

Karakteristik air limbah dibedakan menjadi tiga bagian besar, yaitu karakteristik fisik, karakterisrik kimia dan karakteristik biologi air limbah. Semua karakteristik air limbah diatas mempunyai hubungan yang saling berkaitan antara satu dengan yang lain. Sebagai contoh, temperatur sifat fisik akan mempengaruhi aktivitas biologi dalam air limbah dan jumlah gas yang terlarut dalam air limbah. 1. Karakteristik fisik Karakteristik limbah cair yang terkait dengan estetika karena sifat fisiknya yang mudah terlihat dan dapat diidentifikasi secara langsung. Karakteristik limbah cair meliputi : a. Padatan total Total Solid Padatan total adalah padatan yang tersisa dari penguapan sampel limbah cair pada temperatur 103-105 o C. Menurut Sugiharto 1997 bahan padatan total terdiri dari bahan padat tak terlarut dan bahan padat terapung serta senyawa-senyawa yang terlarut dalam air zat padat yang lolos filter kertas dan bahan tersuspensi zat yang tidak lolos saringan filter. Universitas Sumatera Utara b. Bau Bau merupakan petunjuk adanya pembusukan air limbah. Penyebab adanya bau pada air limbah karena adanya bahan volatile, gas terlarut dan hasil samping dari pembusukan bahan organik. Bau yang dihasilkan oleh air limbah pada umumnya berupa gas yang dihasilkan dari peruraian zat organik yang terkandung dalam air limbah, seperti Hidrogen Sulfida H 2 S. c. Temperatur Temperatur merupakan salah satu parameter yang penting dalam air. Temperatur dalam air dapat menentukan besarnya kehadiran spesies biologi dan tingkat akivitasnya. Pada temperatur yang rendah aktivitas biologi seperti pertumbuhan dan reproduksi akan menjadi lebih lambat. Sebaliknya jika suhu meningkat maka aktivitas biologi juga akan meningkat. Suhu air limbah biasanya lebih tinggi dari pada air bersih. d. Kepadatan Density Kepadatan limbah cair didefinisikan sebagai masa per volume. Densitas merupakan karakteristik penting dalam limbah cair karena dapat memberikan informasi tingkat densitas air limbah dalam bak sedimentasi maupun unit lain dalam instalasi pengolahan air limbah. e. Warna Air murni tidak bewarna tetapi seringkali diwarnai oleh bahan asing. Warna yang disebabkan oleh padatan terlarut yang masih ada setelah penghilangan pertikel suspended disebut warna sejati. Universitas Sumatera Utara Karakteristik yang sangat mencolok pada air limbah adalah bewarna yang umumnya disebabkan oleh zat organik dan algae. f. Kekeruhan Kekeruhan pada dasarnya disebabkan oleh adanya koloid, zat organik, jasad renik, lumpur, tanah liat dan benda terapung yang tidak mengendap segera. Kekeruhan yang ada dalam air buangan disebabkan oleh berbagai macam suspended solid yang ada. 2. Karakteristik Kimia Kandungan bahan kimia dalam air dapat merugikan lingkungan. Bahan organik terlarut dapat menghabiskan oksigen dalam sungai serta akan menimbulkan rasa dan bau yang tidak sedap pada pengolahan air bersih. Secara umum, karakteristik kimia limbah cair dapat dibedakan menjadi zat organik dan anorganik. a. Zat Organik Senyawa organik biasanya terdiri dari karbon, hidrogen, oksigen serta nitrogen. Beberapa bentuk senyawa organik dalam limbah antara lain. i. Protein Protein adalah senyawa kimia yang komplek dan tidak stabil. Sebagian protein larut dalam air dan sebagian lainnya tidak. Seluruh protein mengandung karbon, yang biasanya adalah kandungan bahan organik. Universitas Sumatera Utara ii. Minyak dan lemak Minyak dan lemak adalah komponen penting dalam makanan dan biasanya terdapat dalam air limbah. Lemak merupakan senyawa organik yang stabil dalam air dan tidak mudah diuraikan oleh mikroba. Minyak jika terdapat dalam limbah cair, dapat merugikan karena dapat menghambat aktivitas biologi mikroba untuk pengolahan limbah cair. iii. Karbohidrat Karbohidrat terdapat dalam alam secara bebas dalam bentuk pati, selulosa dan serat kayu, yang semuanya dapat berada dalam air limbah. Karbohidrat mengandung karbon, hydrogen dan oksigen. Umumya karbohidrat terdiri dari enam atom karbon atau kelipatannya didalam molekul-molekulnya. iv. Pestisida Pestisida termasuk diantaranya inteksida dan herbisida telah banyak digunakan pada saat ini baik pada perkotaan maupun pertanian. Penggunaannya yang salah dapat menyebabkan kontaminasi pada aliran air. Banyak dari pestisida ini bersifat toksik dan akan terakumulasi sehingga menyebabkan permasalahan tingkat rantai makananan yang tertinggi. b. Zat Anorganik Menurut sugiharto 1987, parameter limbah cair yang tergolong dalam zat anorganik adalah sebagai berikut : i. pH Universitas Sumatera Utara kadar pH yang baik adalah kadar pH dimana masih memungkinkan kehidupan biologis didalam air berjalan baik. pH yang baik untuk air limbah adalah netral pH 7 ii. Alkalinitas Alkalinitas atau kebasaan air limbah disebabkan oleh adanya hidroksida, karbonat dan bikarbonat seperti kalsium, magnesium, dan natrium atau kalium. iii. Logam Logam seperti nikel Ni, Mg, Fe meskipun dalam konsentrasi yang rendah dibutuhkan oleh mikroorganisme tetapi dengan kadar yang berlebih dapat membahayakan kehidupan mikroorganisme. Adanya polutan-polutan berupa logam berat Pb, Cd, Hg dan logam lainnya dalam konsentrasi yang melebihi ambang batas dalam air limbah dapat membahayakan bagi makhluk hidup. 3. Karakteristik Biologi Air limbah biasanya mengandung organisme yang memiliki peranan penting dalam pengolahan air limbah secara biologi, tetapi ada juga mikroorganisme yang membahayakan bagi kehidupan. Mikroorganisme tersebut antara lain bakteri, jamur protozoa dan algaAsmadi dan Suharno, 2012. Universitas Sumatera Utara

2.4.2 Dampak Buruk Air Limbah

Air limbah yang tidak dikelola dengan baik dapat menimbulkan dampak buruk bagi makhluk hidup dan lingkungannya. Beberapa dampak buruk tersebut adalah sebagai berikut : 1. Gangguan Kesehatan air limbah dapat mengandung bibit penyakit yang dapat menimbulkan penyakit bawaan air waterborne disease. Selain itu didalam air limbah mungkin juga terdapat zat-zat berbahaya dan beracun yang dapat menimbulkan gangguan kesehatan bagi makhluk hidup yang mengkonsumsinya. Adakalanya, air limbah yang tidak dikelola dengan baik juga dapat menjadi sarang vektor penyakit misalnya nyamuk, lalat, kecoa, dan lain-lain 2. Penurunan Kualitas Lingkungan Air limbah yang dibuang langsung ke air permukaan misalnya : sungai dan danau dapat mengakibatkan pencemaran air permukaan tersebut. Sebagai contoh, bahan organik yang terdapat dalam air limbah bila dibuang langsung kesungai dapat menyebabkan penurunan kadar oksigen yang terlarut Dissolved Oxygen didalam sungai tersebut. Dengan demikian akan menyebabkan kehidupan didalam air yang membutuhkan oksigen akan terganggu, dalam hal ini akan mengurangi perkembangannya. Adakalanya, air limbah juga dapat merembes kedalam air tanah. Bila air tanah tercemar, maka kualitasnya akan menurun sehingga tidak dapat lagi dapat digunakan sesuai peruntukkannya. Universitas Sumatera Utara 3. Gangguan Terhadap Keindahan Adakalanya air limbah mengandung polutan yang tidak mengganggu kesehatan dan ekosistem, tetapi mengganggu keindahan. Contoh yang sederhana adalah air limbah yang mengandung pigmen warna yang dapat menimbulkan perubahan warna pada badan air penerima. Walaupun pigmen tersebut tidak menimbulkan gangguan terhadap kesehatan, tetapi terjadi gangguan keindahan terhadap badan air penerima tersebut. Kadang- kadang air limbah dapat juga mengandung bahan-bahan yang bila terurai menghasilkan gas-gas yang berbau. Bila air limbah jenis ini mencemari badan air, maka dapat menimbulkan gangguan keindahan pada badan air tersebut. 4. Gangguan Terhadap Kerusakan Benda Adakalanya air limbah mengandung zat-zat yang dapat dikonversikan oleh bakteri anaerobik menjadi gas yang agresif seperti H 2 S. Gas ini dapat mempercepat proses perkaratan pada benda yang terbuat dari besi misalnya pipa saluran air limbah dan bangunan kotor air lainnya. Dengan cepat rusaknya air tersebut maka biaya pemeliharaannya akan semakin besar juga, yang berarti akan menimbulkan kerugian material Mulia, 2005.

2.4.3 Pengolahan Air Limbah

Air limbah dalam jumlah besar atau sedikit dalam jangka pajang atau pendek akan membuat perubahan terhadap lingkungan, untuk itu maka diperlukan pengolahan agar limbah yang dihasilkan tidak sampai mengganggu struktur lingkungan. Pada Universitas Sumatera Utara awalnya tujuan dari pengolahan air limbah adalah untuk menghilangkan bahan- bahan tersuspensi dan terapung, pengolahan bahan organik biodegradable serta mengurangi organisme pathogen. Namun sejalan dengan perkembangannya, tujuan pengolahan air limbah sekarang ini juga terkait degan aspek estetika dan lingkunganAsmadi dan Suharno, 2012. Pengolahan air limbah dapat dilakukan secara alamiah maupun dengan bantuan peralatan. Pengolahan air limbah secara alamiah biasanya dilakukan dengan bantuan kolam stabilisasi. Kolam stabilisaasi merupakan kolam yang digunakan untuk mengolah air limbah secara alamiah. Kolam stabilisasi sangat direkomendasikan untuk pengolahan air limbah didaerah tropis dan negara berkembang sebab biaya yang diperlukan untuk membuatnya relatif murah tetapi membutuhkan area yang luas dan detention time yang cukup lama biasanya 20- 50 hari. Kolam stabilisasi yang umum digunakan adalah kolam anaerobik anaerobic pond, kolam fakultatif facultative pond dan kolam maturasi aerobic maturation pond. Kolam anaerobic biasanya digunakan untuk mengolah air limbah dengan kandungan bahan organik yang sangat pekat, sedangkan kolam maturasi biasanya digunakan untuk memusnahkan mikroorganisme patogen didalam air limbah. Pengolahan air limbah dengan bantuan peralatan biasanya dilakukan pada Instalasi Pengolahan air limbah IPAL Waste Water Treatment PlantWWTP. Didalam IPAL, biasanya proses pengolahan dikelompokkan sebagai pengolahan pertama primary trearment, pengolahan kedua secondary treatment, dan pengolahan lanjutan tertiary treatment Mulia, 2005. 1. Primary Treatment Universitas Sumatera Utara Pengolahan pertama primary treatment bertujuan untuk memisahkan padatan dari air secara fisik. Hal ini dapat dilakukan dengan melewatkan air limbah melalui saringan filter dan atau bak sedimentasi sedimentation tank. Berfungsi untuk mengambilmenyaring padatan terapung atau melayang dalam air limbah yang berupa lumpur, sisa kain, potongan kayu, pasir, minyak dan lemak. Saringan yang digunakan dengan ukuran 15-30 cm dengan bahan yang tidak mudah berkarat. Saringan ini harus setiap hari diperiksa untuk mengambil bahan yang terjaring sehingga tidak membuat kemacetan pada aliran air limbah. Tujuan pengolahan pertama ini adalah untuk menghilangkan zat padat tercampur melalui pengendapan atau pengapungan. Primary treatmen dilakukan dengan dua metode utama, yaitu pengolahan secara fisika dan pengolahan secara kimia. Pengolahan kimia yaitu mengendapkan bahan padatan dengan penambahan bahan kimia. Pengolahan secara fisika dimungkinkan bila bahan kasar yang telah diolah dengan pengendapan atau pengapungan. Bahan kimia koagulan yang dipakai diantaranya : alumunium sulfat tawas, natrium hidroksida, soda abu, soda api, feri sulfat, feri chlorida, dan lain-lain. Pengendapan adalah kegiatan utama pada tahap ini. Dengan adanya pengendapan ini, maka akan mengurangi kebutuhan oksigen pada pengolahan biologis berikutya dan pengendapan yang terjadi adalah pengendapan secara grafitasi. a. Penyaringan Filtration Penyaringan bertujuan untuk mengurangi padatan maupun lumpur tercampur dan partikel koloid dari air limbah dengan melewatkan air Universitas Sumatera Utara limbah melalui media yang porous. Hal ini perlu dilakukan sebab polutan tersebut padatan, lumpur tercampur dan partikel koloid dapat menyebabkan pendangkalan bagi bahan air penerima. Selain itu juga, polutan tersebut dapat merusak perlatan pengolahan limbah lain seperti pompa serta dapat juga mengganggu efisiensi dari alat pengolahan lainnya. Pengoperasian alat filtrasi biasanya dibagi menjadi 2 aktivitas yakni penyaringan polutan dan pembersih alat filtrasi tersebut disebut juga backwashing. b. Pengendapan sedimentation Pengendapan dapat terjadi karena adanya kondisi yang sangat tenang. Adakalanya bahan kimia juga dapat ditambahkan untuk menetralkan keadaan atau meningkatkan pengurangan dari partikel yang tercampur. Dengan adanya pengendapan ini, maka akan mengurangi kebutuhan oksigen pada proses pengolahan biologis berikutnya dan pengendapan yang terjadi adalah pengendapan secara gravitasi. Untuk mempercepat proses pengendapan ini, kadang-kadanag ditambhakan juga koagulan sepert alum tawas. Bahan koagulan yang akan dipergunakan harus dipersiapkan dengan baik sebelumnya sebab bahan koagulan seperti tawas cukup sulit larut dalam air. 2. Secondary Treatment Pengolahan kedua secondary treatment yang bertujuan untuk mengkoagulasi dan menghilangkan koloid serta untuk menstabilkan zat organik dalam air limbah. Proses penguraian bahan organik dilakukan oleh Universitas Sumatera Utara mikroorganisme secara aerobic atau anaerobic. Treatment kedua pada umumnya melibatkan proses biologi dengan tujuan untuk mengurangi atau menghilangkan bahan organic mikroorganisme yang ada di dalam air limbah. Untuk proses biologis ini banyak digunakan reaktor lumpur aktif “trickling filter”. a. Proses aerobik Dalam proses aerobik penguraian bahan organik oleh mikroorganisme dapat terjadi dengan kehadiran oksigen sebagai electron aceptor dalam limbah. Proses aerobic biasanya dilakukan dengan bantuan lumpur aktif activated sludge, yaitu lumpur yang banyak mengandung bakteri pengurai. Hasil akhir yang dominan dari proses ini bila dikonversi terjadi secara sempurna adalah karbon dioksida, uap air serta excess sludge. Lumpur aktif tersebut sering disebut dengan MLSS Mixed Liquor Suspended Solid. Terdapat dua hal penting dalam proses ini, yakni proses pertumbuhan bakteri dan proses penambahan oksigen. Bakteri akan berkembang biak apabila jumlah makanan didalamnya cukup tersedia, sehingga pertumbuhan bakteri dapat dipertahankan secara konsisten. Dalam proses aerobic, terjadi proses konversi stoikiometri dengan bakteri sebagai berikut : COHNS zat organic + O 2 + nutrients CO 2 + NH 2 + C 5 H 7 NO 2 new cells + end product endogeneuos respiration C 5 H 7 NO 2 + 5O 2 5CO 2 + H 2 O + NH 3 + energy Pada prakteknya terdapat 2 cara untuk menambahkan oksigen kedalam air limbah, sebagai berikut : Universitas Sumatera Utara 1 Memasukkan udara kedalam air 2 Memaksa air keatas untuk berkontak dengan oksigen Memasukkan udara kedalam air limbah biasanya melalui benda porous atau nozzle. Apabila udara yang dimasukkan kedalam air oleh pompa tekanan. Dalam penetapan nozzle harus juga dipertimbangkan karakter pencampuran mixing Characteristic yang terjadi akibat pemasukan oksigen kedalam air limbah. Semakin baik karakter pencampuran, semakin besar kemungkinan kontak antara activated sludger dengan bahan organik dalam air limbah. Memaksa air keatas untuk berkontak dengan oksigen dilakukan dengan menggunakan pemutar baling-baling aerator yang diletakkan pada permukaan air limbah. Akibat dari pemutaran ini, air limbah akan terangkat keatas dan kontak langsung dengan udara sekitarnya. Biasanya bila terdapat senyawa nitrat organik, hasil akhir juga mengandung Nitrat dan terjadi penurunan pH. b. Proses Anaerobic Dalam proses anaerobik zat organik diuraikan tanpa kehadiran oksigen. Hasil akhir yang dominan dari proses anaerobic adalah biogas campuran methane dan carbon dioksida, uap air serta sedikit exces sludge. Proses anaerobic pada zat organic meliputi rangkaian tahapan sebagai berikut : Universitas Sumatera Utara Mula – mula bahan organik dihidroksida extra celluler enzymes menjadi produk terlarut sehingga ukurannya dapat menembus membran cell. Senyawa terlarut ini kemudian dioksidasi secara anaerobic menjadi asam lemak rantai pendek, alcohols, carbon dioxide, hydrogen dan amonia. Asam lemak rantai pendek, selain acetate dikonversi menjadi acetate, hydrogen gas dan carbon dioxide. Langkah terakhir, methanogenesis, berasal dari reduksi carbon dioxide dari hydrogen dan acetate. 3. Tertiary Treatment Pengolahan ketiga tertiary treatment yang merupakan kelanjutan dari pengolahan kedua. Umunya pengolahan ini untuk menghilangkan nutrisi unsur hara khususnya nitrat dan fosfat. Disamping itu juga pada tahapan ini dapat dilakukan pemusnahan mikroorganisme pathogen dengan penambahan chlor pada air limbah. Pengolahan tingkat lanjutan khusus ini ditujukan terutama untuk menghilangkan senyawa anorganik, diantaranya calsium, kalium, sulfat, nitrat, phospor, dan lain lain maupun senyawa kimia organik. Proses-proses kimia, fisika dan biologis yang terjadi pada pengolahan tingkat lanjut ini antara lain : filtrasi, destilasi, pengapungan, dan lain-lain. Proses kimia meliputi absorbsi karbon aktif, pengendapan kimia, oksidasi dan reduksi. Sedangkan proses biologi melalui bakteri, algae nitrifikasi. Universitas Sumatera Utara 4. Pengolahan Lanjut Dari proses tahap pengolahan air limbah, maka hasilnya adalah berupa lumpur yang perlu dilakukan pengolahan secara khusus, agar lumpur tersebut dapat dimanfaatkan kembali. Pengolahan lumpur yang masih sedikit mengandung bahan nitrogen dan mempermudah proses pengangkutan, maka diperlukan beberapa tahapan pengolahan antara lain : a. Proses pemekatan b. Proses penstabilan c. Proses pengaturan d. Proses pengurangan air e. Proses pengeringan f. Proses pembuangan Asmadi dan Suharno, 2012.

2.5 pH