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