Teknologi Proses Pengoalahan Air Limbah
Teknologi Proses Pengoalahan Air Limbah Rumah Sakit
Teknologi proses pengolagan air limbah yang digunakan untuk mengolah air limbah rumah sakit pada dasarnya hampir sama dengan teknologi proses
pengolahan untuk air limbah yang mengandung polutan organik lainnya. Pemilihan jenis proses yang digunakan harus memperhatikan bebrapa faktor antara
lain yakni kualitas limbah dan kualitas air hasil olahan yang diharapkan, jumlah air limbah, lahan yang tersedia dan yang tak kalah penting yakni sumber
energi yang tersedia.
Berapa teknologi proses pengolahan air limbah rumah sakit yang sering digunakan yakni antara lain: proses lumpur aktif (activated sludge process),
reaktor putar biologis (rotating biological contactor, RBC), proses aerasi kontak (contact aeration process), proses pengolahan dengan biofilter "Up Flow",
serta proses pengolahan dengan sistem "biofilter anaerob-aerob".
Gambar 2 : Klasifikasi proses pengolahan air limbah secara biologis aerobik.
Tabel 2 : Karakterisiti operasional proses pengolahan air limbah dengan proses biologis.
EFISIENSI
PENGHILANGAN
BOD
(%)
KETERANGAN
Lumpur Aktif Standar
85 - 95
-
Step Aeration
85 - 95
Digunakan untuk beban
pengolahan yang besar.
Modified Aeration
60 - 75
Untuk pengolahan dengan kualitas
air olahan sedang.
Contact Stabilization
80 - 90
Digunakan untuk pengolahan
paket. Untuk mereduksi ekses
lumpur.
High Rate Aeration
75 - 90
Untuk pengolahan paket, bak
aerasi dan bak pengendap akhir
merupakan satu paket.
Memerlukan area yang kecil.
JENIS PROSES
PPROSES
BIOMASA
TERSUSPENSI
PROSES
BIOMASA
MELEKAT
LAGOON
Pure Oxygen Process
85 - 95
Untuk pengolahan air limbah yang
sulit diuraikan secara bilogis. Luas
area yang dibutuhkan kecil.
Oxidation Ditch
75 - 95
Konstruksinya mudah, tetapi
memerlukan area yang luas.
Trickling Filter
80 - 95
Sering timbul lalat dan bau. Proses
operasinya mudah.
Rotating Biological
Contactor
80 - 95
Konsumsi energi rendah, produksi
lumpur kecil. Tidak memerlukan
proses aerasi.
Contact Aeration Process
80 - 95
Memungkinkan untuk
penghilangan nitrogen dan
phospor.
Biofilter Unaerobic
65 - 85
memerlukan waktu tinggal yang
lama, lumpur yang terjadi kecil.
Kolam stabilisai
60 - 80
memerlukan waktu tinggal yang
cukup lama, dan area yang
dibutukkan sangat luas
Tabel 3 : Parameter Perencanaan Proses Pengolahan Air Limbah Dengan Proses Biologis Aerobik.
Beban
BOD
Jenis Proses
BOD
kg/kgSS.D
BOD
Kg/M3.D
MLSS
(Mg/Lt)
QA/Q
T (Jam)
Efisiensi
Penghilanga
n BOD (%)
Lumpur Aktif Standar
0,2 - 0,4
0,3 - 0,8
1500 - 2000
3 -7
6-8
85 - 95
Step Aeration
0,2 - 0,4
0,4 - 1,4
1000 - 1500
3-7
4-6
85 - 95
PPROSES
Modified Aeration
1,5 - 3,0
0,6 - 2,4
400 - 800
2 - 2,5
1,5 - 30
60 - 75
BIOMASA
Contact Stabilization
0,2
0,8 - 1,4
2000 - 8000
> 12
>5
80 - 90
TERSUSPENSI
High Rate Aeration
0,2 - 0,4
0,6 - 2,4
3000 - 6000
5-8
2-3
75 - 90
Pure Oxygen Process
0,3 - 0,4
1,0 - 2,0
3000 - 4000
-
1-3
85 - 95
Oxidation Ditch
0,03 - 0,04
0,1 - 0,2
3000 - 4000
-
24 -48
75 - 95
Extended Aeration
0,03 - 0,05
0,15 - 0,25
3000 - 6000
> 15
16 - 24
75 - 95
PROSES
Trickling Filter
-
0,08 - 0,4
-
-
-
80 - 95
BIOMASA
Rotating Biological Contactor
-
0,01 - 0,3
-
-
-
80 - 95
MELEKAT
Contact Aeration Process
-
-
-
-
-
80 - 95
Biofilter Unaerobic
-
-
-
-
-
65 - 85
CATATAN : Q : Debit Air Limbah (M3/day) Qr : Return Sludge (M3/day) QA : Laju Alir Suplai Udara (M3/day)
4.2.1. Pengolahan Air Limbah Dengan Proses Lumpur Aktif
Pengolahan air limbah dengan proses lumpur aktif secara umum terdiri dari bak pengendap awal, bak aerasi dan bak pengendap
akhir, serta bak khlorinasi untuk membunuh bakteri patogen. Secara umum proses pengolahannya adalah sebagai berikut. Air limbah
yang berasal dari rumah sakit ditampung ke dalam bak penampung air limbah. Bak penampung ini berfungsi sebagai bak pengatur debit
air limbah serta dilengkapi dengan saringan kasar untuk memisahkan kotoran yang besar. Kemudian, air limbah dalam bak penampung di
pompa ke bak pengendap awal. Bak pengendap awal berfungsi untuk menurunkan padatan tersuspensi (Suspended Solids) sekitar 30 40 %, serta BOD sekitar 25 % . Air limpasan dari bak pengendap awal dialirkan ke bak aerasi secara gravitasi. Di dalam bak aerasi ini air
limbah dihembus dengan udara sehingga mikro organisme yang ada akan menguraikan zat organik yang ada dalam air limbah. Energi
yang didapatkan dari hasil penguraian zat organik tersebut digunakan oleh mikrorganisme untuk proses pertumbuhannya. Dengan
demikian didalam bak aerasi tersebut akan tumbuh dan berkembang biomasa dalam jumlah yang besar. Biomasa atau mikroorganisme
inilah yang akan menguaraikan senyawa polutan yang ada di dalam air limbah.
Dari bak aerasi, air dialirkan ke bak pengendap akhir. Di dalam bak ini lumpur aktif yang mengandung massa mikro-organisme
diendapkan dan dipompa kembali ke bagian inlet bak aerasi dengan pompa sirkulasi lumpur. Air limpasan(over flow) dari bak pengendap
akhir dialirkan ke bak khlorinasi. Di dalam bak kontaktor khlor ini air limbah dikontakkan dengan senyawa khlor untuk membunuh microorganisme patogen. Air olahan, yakni air yang keluar setelah proses khlorinasi dapat langsung dibuang ke sungai atau saluran umum.
Dengan proses ini air limbah rumah sakit dengan konsentrasi BOD 250 -300 mg/lt dapat di turunkan kadar BOD nya menjadi 20 -30 mg/lt.
Skema proses pengolahan air limbah rumah sakit dengan sistem aerasi kontak dapat dilihat pada gambar III.2. Surplus lumpur dari bak
pengendap awal maupun akhir ditampung ke dalam bak pengering lumpur, sedangkan air resapannya ditampung kembali di bak
penampung air limbah. Keunggulan proses lumpur aktif ini adalah dapat mengolah air limbah dengan beban BOD yang besar, sehingga
tidak memerlukan tempat yang besar. Proses ini cocok digunakan untuk mengolah air limbah dalam jumlah yang besar. Sedangkan
beberapa kelemahannya antara lain yakni kemungkinan dapat terjadi bulking pada lumpur aktifnya, terjadi buih, serta jumlah lumpur
yang dihasilkan cukup besar.
Gambar III.2 : Diagram proses pengolahan air limbah dengan proses lumpur aktif
4.2.2. Pengolahan Air Limbah Dengan Proses Reaktor Biologis Putar (Rotating Biological Contactor, Rbc)
Reaktor biologis putar (rotating biological contactor) disingkat RBC adalah salah satu teknologi pengolahan air limbah yang
mengandung polutan organik yang tinggi secara biologis dengan sistem biakan melekat (attached culture). Prinsip kerja pengolahan air
limbah dengan RBC yakni air limbah yang mengandung polutan organik dikontakkan dengan lapisan mikro-organisme (microbial film)
yang melekat pada permukaan media di dalam suatu reaktor.
Media tempat melekatnya film biologis ini berupa piringan (disk) dari bahan polimer atau plastik yang ringan dan disusun dari
berjajar-jajar pada suatu poros sehingga membentuk suatu modul atau paket, selanjutnya modul tersebut diputar secara pelan dalam
keadaan tercelup sebagian ke dalam air limbah yang mengalir secara kontinyu ke dalam reaktor tersebut.
Dengan cara seperti ini mikro-organisme miaslanya bakteri, alga, protozoa, fungi, dan lainnya tumbuh melekat pada permukaan
media yang berputar tersebut membentuk suatu lapisan yang terdiri dari mikro-organisme yang disebut biofilm (lapisan biologis). Mikroorganisme akan menguraikan atau mengambil senyawa organik yang ada dalam air serta mengambil oksigen yang larut dalam air atau
dari udara untuk proses metabolismenya, sehingga kandungan senyawa organik dalam air limbah berkurang.
Pada saat biofilm yang melekat pada media yang berupa piringan tipis tersebut tercelup kedalam air limbah, mikro-organisme
menyerap senyawa organik yang ada dalam air limbah yang mengalir pada permukaan biofilm, dan pada saat biofilm berada di atas
permuaan air, mikro-organisme menyerap okigen dari udara atau oksigen yang terlarut dalam air untuk menguraikan senyawa organik.
Enegi hasil penguraian senyawa organik tersebut digunakan oleh mikro-organisme untuk proses perkembang-biakan atau metabolisme.
Senyawa hasil proses metabolisme mikro-organisme tersebut akan keluar dari biofilm dan terbawa oleh aliran air atau yang
berupa gas akan tersebar ke udara melalui rongga-rongga yang ada pada mediumnya, sedangkan untuk padatan tersuspensi (SS) akan
tertahan pada pada permukaan lapisan biologis (biofilm) dan akan terurai menjadi bentuk yang larut dalam air.
Pertumbuhan mikro-organisme atau biofilm tersebut makin lama semakin tebal, sampai akhirnya karena gaya beratnya sebagian
akan mengelupas dari mediumnya dan terbawa aliran air keluar. Selanjutnya, mikro-organisme pada permukaan medium akan tumbuh
lagi dengan sedirinya hingga terjadi kesetimbangan sesuai dengan kandungan senyawa organik yang ada dalam air limbah. Secara
sederhana proses penguraian senyawa organik oleh mikro-organisme di dalam RBC dapat digambarkan seperti pada gambar III.3.
Keunggulan dari sistem RBC yakni proses operasi maupun konstruksinya sederhana, kebutuhan energi relatif lebih kecil, tidak
memerlukan udara dalam jumlah yang besar, lumpur yang terjadi relatf kecil dibandingkan dengan proses lumpur aktif, serta relatif tidak
menimbulkan buih. Sedangkan kekurangan dari sistem RBC yakni sensitif terhadap temperatur.
Gambar III.3 : Mekanisme proses penguraian senyawa organik oleh mikro-organisme di dalam RBC
4.2.2.A. Proses Pengolahan
Secara garis besar proses pengolahan air limbah dengan sistem RBC terdiri dari bak pemisah pasir, bak pengendap awal, bak
kontrol aliran, reaktor/kontaktor biologis putar (RBC), Bak pengendap akhir, bak khlorinasi, serta unit pengolahan lumpur. Diagram proses
pengolahan air limbah dengan sistem RBC adalah seperti pada gambar III.4.
Gambar III.4 : Diagram proses pengolahan air limbah dengan sistem RBC.
Bak Pemisah Pasir
Air limbah dialirkan dengan tenang ke dalam bak pemisah pasir, sehingga kotoran yang berupa pasir atau lumpur kasar dapat
diendapkan. Sedangkan kotoran yang mengambang misalnya sampah, plastik, sampah kain dan lainnya tertahan pada sarangan (screen)
yang dipasang pada inlet kolam pemisah pasir tersebut.
Bak Pengendap Awal
Dari bak pemisah/pengendap pasir, air limbah dialirkan ke bak pengedap awal. Di dalam bak pengendap awal ini lumpur atau
padatan tersuspensi sebagian besar mengendap. Waktu tinggal di dalam bak pengedap awal adalah 2 - 4 jam, dan lumpur yang telah
mengendap dikumpulkan daan dipompa ke bak pengendapan lumpur.
Bak Kontrol Aliran
Jika debit aliran air limbah melebihi kapasitas perencanaan, kelebihan debit air limbah tersebut dialirkan ke bak kontrol aliran
untuk disimpan sementara. Pada waktu debit aliran turun / kecil, maka air limbah yang ada di dalam bak kontrol dipompa ke bak
pengendap awal bersama-sama air limbah yang baru sesuai dengan debit yang diinginkan.
Kontaktor (reaktor) Biologis Putar
Di dalam bak kontaktor ini, media berupa piringan (disk) tipis dari bahan polimer atau plastik dengan jumlah banyak, yang
dilekatkan atau dirakit pada suatu poros, diputar secara pelan dalam keadaan tercelup sebagian ke dalam air limbah. Waktu tinggal di
dalam bak kontaktor kira-kira 2,5 jam. Dalam kondisi demikian, mikro-organisme akan tumbuh pada permukaan media yang berputar
tersebut, membentuk suatu lapisan (film) biologis. Film biologis tersebut terdiri dari berbagai jenis/spicies mikro-organisme misalnya
bakteri, protozoa, fungi, dan lainnya. Mikro-organisme yang tumbuh pada permukaan media inilah yang akan menguraikan senaywa
organik yang ada di dalam air limbah. Lapsian biologis tersebut makin lama makin tebal dan kerena gaya beratnya akan mengelupas
dengan sedirinya dan lumpur orgnaik tersebut akan terbawa aliran air keluar. Selanjutnya laisan biologis akan tumbuh dan berkembang
lagi pada permukaan media dengan sendirinya.
Bak Pengendap Akhir
Air limbah yang keluar dari bak kontaktor (reaktor) selanjutnya dialirkan ke bak pengendap akhir, dengan waktu pengendapan
sekitar 3 jam. Dibandingkan dengan proses lumpur aktif, lumpur yang berasal dari RBC lebih mudah mengendap, karena ukurannya lebih
besar dan lebih berat. Air limpasan (over flow) dari bak pengendap akhir relaitif sudah jernih, selanjutnya dialirkan ke bak khlorinasi.
Sedangkan lumpur yang mengendap di dasar bak di pompa ke bak pemekat lumpur bersama-sama dengan lumpur yang berasal dari bak
pengendap awal.
Bak Khlorinasi
Air olahan atau air limpasan dari bak pengendap akhir masih mengandung bakteri coli, bakteri patogen, atau virus yang sangat
berpotensi menginfeksi ke masyarakat sekitarnya. Untuk mengatasi hal tersebut, air limbah yang keluar dari bak pengendap akhir
dialirkan ke bak khlorinasi untuk membunuh mikro-organisme patogen yang ada dalam air. Di dalam bak khlorinasi, air limbah dibubuhi
dengan senyawa khlorine dengan dosis dan waktu kontak tertentu sehingga seluruh mikro-orgnisme patogennya dapat di matikan.
Selanjutnya dari bak khlorinasi air limbah sudah boleh dibuang ke badan air.
Bak Pemekat Lumpur
Lumpur yang berasal dari bak pengendap awal maupun bak pengendap akhir dikumpulkan di bak pemekat lumpur. Di dalam bak
tersebut lumpur di aduk secara pelan kemudian di pekatkan dengan cara didiamkan sekitar 25 jam sehingga lumpurnya mengendap,
selanjutnya air supernatant yang ada pada bagian atas dialirkan ke bak pengendap awal, sedangkan lumpur yang telah pekat dipompa ke
bak pengering lumpur atau ditampung pada bak tersendiri dan secara periodik dikirim ke pusat pengolahan lumpur di tempat lain.
4.2.2.B. Keunggulan dan Kelemahan RBC
Beberapa keunggulan proses pengolahan air limbah denga sistem RBC antara lain :
Pengoperasian alat serta perawatannya mudah.
Untuk kapasitas kecil / paket, dibandingkan dengan proses lumpur aktif konsumsi energi lebih rendah.
Dapat dipasang beberapa tahap (multi stage), sehingga tahan terhadap fluktuasi beban pengoalahan.
Reaksi nitrifikasi lebih mudah terjadi, sehingga efisiensi penghilangan ammonium lebih besar.
Tidak terjadi bulking ataupun buih (foam) seperti pada proses lumpur aktif.
Sedangkan beberapa kelemahan dari proses pengolahan air limbah dengan sistem RBC antara lain yakni :
Pengontrolan jumlah mikro-organisme sulit dilakukan.
Sensitif terhadap perubahan temperatur.
Kadang-kadang konsentrasi BOD air olahan masih tinggi.
Dapat menimbulkan pertumbuhan cacing rambut, serta kadang-kadang timbul bau yang kurang sedap.
4.2.3. Pengolahan Air Limbah Dengan Proses Aerasi Kontak
Proses ini merupakan pengembangan dari proses lumpur aktif dan proses biofilter. Pengolahan air limbah dengan proses aerasi
kontak ini terdiri dari dua bagian yakni pengolahan primer dan pengolahan sekunder.
Pengolahan Primer
Pada pengolahan primer ini, air limbah dialirkan melalui saringan kasar (bar screen) untuk menyaring sampah yang berukuran
besar seperti sampah daun, kertas, plastik dll. Setelah melalui screen air limbah dialirkan ke bak pengendap awal, untuk mengendapkan
partikel lumpur, pasir dan kotoran lainnya. Selain sebagai bak pengendapan, juga berfungasi sebagai bak pengontrol aliran.
Pengolahan sekunder
Proses pengolahan sekunder ini terdiri dari bak kontaktor anaerob (anoxic) dan bak kontaktor aerob. Air limpasan dari bak
pengendap awal dipompa dan dialirkan ke bak penenang, kemudian dari bak penenang air limbah mengalir ke bak kontaktor anaerob
dengan arah aliran dari bawah ke atas (Up Flow). Di dalam bak kontaktor anaerob tersebut diisi dengan media dari bahan plastik atau
kerikil/batu split. Jumlah bak kontaktor anaerob ini bisa dibuat lebih dari satu sesuai dengan kualitas dan jumlah air baku yang akan
diolah. Air limpasan dari bak kontaktor anaerob dialirkan ke bak aerasi. Di dalam bak aerasi ini diisi dengan media dari bahan pasltik
(polyethylene), batu apung atau bahan serat, sambil diaerasi atau dihembus dengan udara sehingga mikro organisme yang ada akan
menguraikan zat organik yang ada dalam air limbah serta tumbuh dan menempel pada permukaan media. Dengan demikian air limbah
akan kontak dengan mikro-orgainisme yang tersuspensi dalam air maupun yang menempel pada permukaan media yang mana hal
tersebut dapat meningkatkan efisiensi penguraian zat organik. Proses ini sering di namakan Aerasi Kontak (Contact Aeration).
Dari bak aerasi, air dialirkan ke bak pengendap akhir. Di dalam bak ini lumpur aktif yang mengandung massa mikro-organisme
diendapkan dan dipompa kembali ke bagian inlet bak aerasi dengan pompa sirkulasi lumpur. Sedangkan air limpasan (over flow) dialirkan
ke bak khlorinasi. Di dalam bak kontaktor khlor ini air limbah dikontakkan dengan senyawa khlor untuk membunuh micro-organisme
patogen. Air olahan, yakni air yang keluar setelah proses khlorinasi dapat langsung dibuang ke sungai atau saluran umum. Dengan
kombinasi proses anaerob dan aerob tersebut selain dapat menurunkan zat organik (BOD, COD), cara ini dapat menurunkan konsentrasi
nutrient (nitrogen) yang ada dalam air limbah. Dengan proses ini air limbah rumah sakit dengan konsentrasi BOD 250 -300 mg/lt dapat di
turunkan kadar BOD nya menjadi 20 -30 mg/lt. Skema proses pengolahan air limbah rumah sakit dengan sistem aerasi kontak dapat
dilihat pada gambar III.5. Surplus lumpur dari bak pengendap awal maupun akhir ditampung ke dalam bak pengering lumpur, sedangkan
air resapannya ditampung kembali di bak penampung air limbah.
Gambar III.5 : Diagram proses pengolahan air limbah dengan proses aerasi kontak.
Keunggulan Proses Aerasi Kontak
Pengelolaannya sangat mudah.
Biaya operasinya rendah.
Dibandingkan dengan proses lumpur aktif, Lumpur yang dihasilkan relatif sedikit.
Dapat menghilangkan nitrogen dan phospor yang dapat menyebabkan euthropikasi.
Suplai udara untuk aerasi relatif kecil.
Dapat digunakan untuk air limbah dengan beban BOD yang cukup besar.
4.2.4. Pengolahan Air Limbah Dengan Proses Biofilter "Up Flow"
Proses pengolahan air limbah dengan biofilter "up flow" ini terdiri dari bak pengendap, ditambah dengan beberapa bak biofilter
yang diisi dengan media kerikil atau batu pecah, plastik atau media lain. Penguraian zat-zat organik yang ada dalam air limbah dilakukan
oleh bakteri anaerobik atau facultatif aerobik Bak pengendap terdiri atas 2 ruangan, yang pertama berfungsi sebagai bak pengendap
pertama, sludge digestion (pengurai lumpur) dan penampung lumpur sedangkan ruang kedua berfungsi sebagai pengendap kedua dan
penampung lumpur yang tidak terendapkan di bak pertama, dan air luapan dari bak pengendap dialirkan ke media filter dengan arah
aliran dari bawah ke atas.
Setelah beberapa hari operasi, pada permukaan media filter akan tumbuh lapisan film mikro-organisme. Mikro-organisme inilah
yang akan menguraikan zat organik yang belum sempat terurai pada bak pengendap. Air luapan dari biofilter kemudian dibubuhi dengan
khlorine atau kaporit untuk membunuh mikroorganisme patogen, kemudian dibuang langsung ke sungai atau saluran umum. Skema
proses pengolahan air limbah dengan biofilter "Up Flow" dapat dilihat seperti terlihat dalam Gambar III.6.
Biofilter "Up Flow" ini mempunyai 2 fungsi yang menguntungkan dalam proses pengolahan air buangan yakni antara lain :
Adanya air buangan yang melalui media kerikil yang terdapat pada biofilter lama kelamaan mengakibatkan timbulnya lapisan
lendir yang menyelimuti kerikil atau yang disebut juga biological film. Air limbah yang masih mengandung zat organik yang
belum teruraikan pada bak pengendap bila melalui lapisan lendir ini akan mengalami proses penguraian secara biologis. Efisiensi
biofilter tergantung dari luas kontak antara air limbah dengan mikro-organisme yang menempel pada permukaan media filter
tersebut. Makin luas bidang kontaknya maka efisiensi penurunan konsentrasi zat organiknya (BOD) makin besar. Selain
menghilangkan atau mengurangi konsentrasi BOD cara ini dapat juga mengurangi konsentrasi padatan tersuspensi atau
suspended solids (SS) dan konsentrasi total nitrogen dan posphor.
Biofilter juga berfungsi sebagai media penyaring air limbah yang melalui media ini. Sebagai akibatnya, air limbah yang
mengandung suspended solids dan bakteri E.coli setelah melalui filter ini akan berkurang konsentrasinya. Efesiensi penyaringan
akan sangat besar karena dengan adanya biofilter up flow yakni penyaringan dengan sistem aliran dari bawah ke atas akan
mengurangi kecepatan partikel yang terdapat pada air buangan dan partikel yang tidak terbawa aliran ke atas akan
mengendapkan di dasar bak filter. Sistem biofilter Up Flow ini sangat sederhana, operasinya mudah dan tanpa memakai bahan
kimia serta tanpa membutuhkan energi. Poses ini cocok digunakan untuk mengolah air limbah dengan kapasitas yang tidak terlalu
besar.
Gambar III.6. : Diagram proses pengolahan air limbah dengan sisten biofilter "Up Flow".
4.2.5. Kriteria Perencanaan
Kriteria Perencanaan Bak Pengendap
Bak pengendap harus memenuhi persyaratan tertentu antara lain:
Bahan bangunan harus kuat terhadap tekanan atau gaya berat yang mungkin timbul dan harus tahan terhadap asam serta harus
kedap air.
Jumlah ruangan disarankan minimal 2 (dua) buah.
Waktu tinggal (residence time) 1s/d 3 hari.
Bentuk Tangki empat persegi panjang dengan perbandingan panjang dan lebar 2 s/d 3 : 1.
Lebar Bak minimal 0,75 meter dan panjang bak minimal 1,5 meter.
Kedalaman air efektif 1-2 meter, tinggi ruang bebas air 0,2-0,4 meter dan tinggi ruang
Untuk penyimpanan lumpur 1/3 dari kedalaman air efektif (laju produksi lumpur sekitar 0,03 - 0,04 M 3/orang /tahun ).
Dasar bak dapat dibuat horizontal atau dengan kemiringan tertentu untuk memudahkan pengurasan lumpur.
Pengurasan lumpur minimal dilakukan setiap 2 - 3 tahun.
Kriteria Perencanaan Biofilter "Up Flow"
Untuk merencanakan biofilter "Up Flow" harus memenuhi beberapa persyaratan, yakni :
Bak biofilter terdiri dari 1 (satu) ruangan atau lebih.
Media filter terdiri dari kerikil atau batu pecah atau bahan plastik dengan ukuran diameter rata-rata 20 -25 mm , dan ratio volume
rongga 0,45.
Tinggi filter (lapisan kerikil) 0,9 -1,2 meter.
Beban hidrolik filter maksimum 3,4 M3/m2/hari.
Waktu tinggal dalam filter 6 -9 jam (didasarkan pada volume rongga filter).
Salah satu contoh hasil uji coba pengolahan air limbah dengan proses air limbah dengan biofilter Up Flow ditunjukkan seperti pada
Tabel III.1.
4.2.6. Proses Pengolahan Dengan Sistem Biofilter Anaerob-Aerob
Proses ini pengolahan dengan biofilter anaerob-aerob ini merupakan pengembangan dari proses proses biofilter anaerob dengan proses aerasi kontak
Pengolahan air limbah dengan proses biofilter anaerob-aerob terdiri dari beberapa bagian yakni bak pengendap awal, biofilter anaerob (anoxic), biofilter
aerob, bak pengendap akhir, dan jika perlu dilengkapi dengan bak kontaktor khlor.
Air limbah yang berasal dari rumah tangga dialirkan melalui saringan kasar (bar screen) untuk menyaring sampah yang berukuran besar seperti sampah
daun, kertas, plastik dll. Setelah melalui screen air limbah dialirkan ke bak pengendap awal, untuk mengendapkan partikel lumpur, pasir dan kotoran lainnya.
Selain sebagai bak pengendapan, juga berfungasi sebagai bak pengontrol aliran, serta bak pengurai senyawa organik yang berbentuk padatan, sludge digestion
(pengurai lumpur) dan penampung lumpur.
Air limpasan dari bak pengendap awal selanjutnya dialirkan ke bak kontaktor anaerob dengan arah aliran dari atas ke dan bawah ke atas. Di dalam bak
kontaktor anaerob tersebut diisi dengan media dari bahan plastik atau kerikil/batu split. Jumlah bak kontaktor anaerob ini bisa dibuat lebih dari satu sesuai
dengan kualitas dan jumlah air baku yang akan diolah. Penguraian zat-zat organik yang ada dalam air limbah dilakukan oleh bakteri anaerobik atau facultatif
aerobik Setelah beberapa hari operasi, pada permukaan media filter akan tumbuh lapisan film mikro-organisme. Mikro-organisme inilah yang akan
menguraikan zat organik yang belum sempat terurai pada bak pengendap
Air limpasan dari bak kontaktor anaerob dialirkan ke bak kontaktor aerob. Di dalam bak kontaktor aerob ini diisi dengan media dari bahan kerikil,
pasltik (polyethylene), batu apung atau bahan serat, sambil diaerasi atau dihembus dengan udara sehingga mikro organisme yang ada akan menguraikan zat
organik yang ada dalam air limbah serta tumbuh dan menempel pada permukaan media.
Dengan demikian air limbah akan kontak dengan mikro-orgainisme yang tersuspensi dalam air maupun yang menempel pada permukaan media yang
mana hal tersebut dapat meningkatkan efisiensi penguraian zat organik, deterjen serta mempercepat proses nitrifikasi, sehingga efisiensi penghilangan
ammonia menjadi lebih besar. Proses ini sering di namakan Aerasi Kontak (Contact Aeration).
Dari bak aerasi, air dialirkan ke bak pengendap akhir. Di dalam bak ini lumpur aktif yang mengandung massa mikro-organisme diendapkan dan
dipompa kembali ke bagian inlet bak aerasi dengan pompa sirkulasi lumpur. Sedangkan air limpasan (over flow) dialirkan ke bak khlorinasi. Di dalam bak
kontaktor khlor ini air limbah dikontakkan dengan senyawa khlor untuk membunuh micro-organisme patogen.
Air olahan, yakni air yang keluar setelah proses khlorinasi dapat langsung dibuang ke sungai atau saluran umum. Dengan kombinasi proses anaerob
dan aerob tersebut selain dapat menurunkan zat organik (BOD, COD), ammonia, deterjen, padatan tersuspensi (SS), phospat dan lainnya. Skema proses
pengolahan air limbah rumah tangga dengan sistem biofilter anaerob-aerob dapat dilihat pada Gambar III.7.
Tabel III.1 : Efisiensi pengoalahan air limbah dengan proses biofilter "Up Flow"
CONTOH
AIR
BOD
mg/lt
COD
%
mg/lt
SS
%
mg/l
t
T-N
%
mg/l
t
MBAS
%
mg/l
t
%
COLI
MPN/
%
100
ml
Air
(1
)
235,9
3
(2
)
76,73
483,4
3
249
68,8
7
11,5
2
17.67
0
Limba
h
67,4
8
173,3
8
64,1
4
79,7
5
67,9
7
49,9
0
27,5
4
9,45
17,9
7
11.50
0
34,9
2
Air
(3
)
68,49
70,8
7
145,8
2
69,8
4
55,2
5
77,8
1
43,4
9
36,8
5
8,03
30,2
9
6.130
65,3
1
Olaha
n
(4
)
62,54
73,4
9
137,9
7
71,4
7
44,0
6
82,3
3
39,7
9
42,2
2
6,66
42,1
9
4.500
74,5
3
(5
)
45,01
80,9
2
108,6
1
77,5
3
33
86,7
5
32,2
53,2
4
5,26
54,3
3
3.100
82,4
6
Keterangan : (1), (2) ... (5) adalah titik pengambilan contoh air seperti pada gambar (7).
Sumber : Said, N.I., "Sistem Pengolahan Air Limbah Rumah Tangga Skala Individual Tangki
Septik Filter Up Flow", Majalah Analisis Sistem Nomor 3, Tahun II, 1995.
Gambar III.7 : Diagram proses pengolahan air limbah rumah tangga (domistik)
dengan proses biofilter anaerob-aerob .
Peoses dengan Biofilter "Anaerob-Aerob" ini mempunyai beberapa keuntungan yakni :
Adanya air buangan yang melalui media kerikil yang terdapat pada biofilter mengakibatkan timbulnya lapisan lendir yang
menyelimuti kerikil atau yang disebut juga biological film. Air limbah yang masih mengandung zat organik yang belum teruraikan
pada bak pengendap bila melalui lapisan lendir ini akan mengalami proses penguraian secara biologis. Efisiensi biofilter
tergantung dari luas kontak antara air limbah dengan mikro-organisme yang menempel pada permukaan media filter tersebut.
Makin luas bidang kontaknya maka efisiensi penurunan konsentrasi zat organiknya (BOD) makin besar. Selain menghilangkan atau
mengurangi konsentrasi BODdan COD, cara ini dapat juga mengurangi konsentrasi padatan tersuspensi atau suspended solids (SS)
, deterjen (MBAS), ammonium dan posphor.
Biofilter juga berfungsi sebagai media penyaring air limbah yang melalui media ini. Sebagai akibatnya, air limbah yang
mengandung suspended solids dan bakteri E.coli setelah melalui filter ini akan berkurang konsentrasinya. Efesiensi penyaringan
akan sangat besar karena dengan adanya biofilter up flow yakni penyaringan dengan sistem aliran dari bawah ke atas akan
mengurangi kecepatan partikel yang terdapat pada air buangan dan partikel yang tidak terbawa aliran ke atas akan
mengendapkan di dasar bak filter. Sistem biofilter anaerob-aerb ini sangat sederhana, operasinya mudah dan tanpa memakai
bahan kimia serta tanpa membutuhkan energi. Poses ini cocok digunakan untuk mengolah air limbah dengan kapasitas yang tidak
terlalu besar
Dengan kombinasi proses "Anaerob-Aerob", efisiensi penghilangan senyawa phospor menjadi lebih besar bila dibandingankan
dengan proses anaerob atau proses aerob saja. Phenomena proses penghilangan phosphor oleh mikroorganisne pada proses
pengolahan anaerob-aerob dapat diterangkan seperti pada Gambar III.8. Selama berada pada kondisi anaerob, senyawa phospor
anorganik yang ada dalam sel-sel mikrooragnisme akan keluar sebagi akibat hidrolosa senyawa phospor. Sedangkan energi yang
dihasilkan digunakan untuk menyerap BOD (senyawa organik) yang ada di dalam air limbah. Efisiensi penghilangan BOD akan
berjalan baik apabila perbandingan antara BOD dan phospor (P) lebih besar 10. (Metcalf and Eddy, 1991). Selama berada pada
kondisi aerob, senyawa phospor terlarut akan diserap oleh bakteria/mikroorganisme dan akan sintesa menjadi polyphospat
dengan menggunakan energi yang dihasik oleh proses oksidasi senyawa organik (BOD). Dengan demikian dengan kombinasi
proses anaerob-aerob dapat menghilangkan BOD maupun phospor dengan baik. Proses ini dapat digunakan untuk pengolahan air
limbah dengan beban organik yang cukup besar.
Keunggulan Proses Biofilter "Anaerob-Aerob"
Beberapa keunggulan proses pengolahan air limbah dengan biofilter anaerb-aerob antara lain yakni :
Pengelolaannya sangat mudah.
Biaya operasinya rendah.
Dibandingkan dengan proses lumpur aktif, Lumpur yang dihasilkan relatif sedikit.
Dapat menghilangkan nitrogen dan phospor yang dapat menyebabkan euthropikasi.
Suplai udara untuk aerasi relatif kecil.
Dapat digunakan untuk air limbah dengan beban BOD yang cukup besar.
Dapat menghilangan padatan tersuspensi (SS) dengan baik.
Gambar III.8 : Proses penghilangan phospor oleh mikroorganisme
di dalam proses pengolahan "Anaerob-Aerob".
V. RANCANG BANGUN UNIT PENGOLAHAN AIR LIMBAH RUMAH SAKIT DENGAN SISTEM BIOFILTER ANAEROB-AEROB
5.1.Proses Pengolahan
Seluruh air limbah yang dihasilkan oleh kegiatan rumah sakit, yakni yang berasal dari limbah domistik maupun air limbah yang
berasal dari kegiatan klinis rumah sakit dikumpulkan melalui saluran pipa pengumpul. Selanjutnya dialirkan ke bak kontrol. Fungsi bak
kontrol adalah untuk mencegah sampah padat misalnya plastik, kaleng, kayu agar tidak masuk ke dalam unit pengolahan limbah, serta
mencegah padatan yang tidak bisa terurai misalnya lumpur, pasir, abu gosok dan lainnya agar tidak masuk kedalam unit pengolahan
limbah.
Dari bak kontrol, air limbah dialirkan ke bak pengurai anaerob. Bak pengurai anaerob dibagi menjadi tiga buah ruangan yakni bak
pengendapan atau bak pengurai awal, biofilter anaerob tercelup dengan aliran dari bawah ke atas (Up Flow), serta bak stabilisasi.
Selanjutnya dari bak stabilisai, air limbah dialirkan ke unit pengolahan lanjut. Unit pengolahan lanjut tersebut terdiri dari beberapa buah
ruangan yang berisi media untuk pembiakan mikro-organisme yang akan menguraikan senyawa polutan yang ada di dalan air limbah.
Setelah melalui unit pengolahan lanjut , air hasil olahan dialirkan ke bak khlorinasi. Di dalam bak khlorinasi air limbah dikontakkan
dengan khlor tablet agar seluruh mikroorganisme patogen dapat dimatikan. Dari bak khlorinasi air limbah sudah dapat dibuang langsung
ke sungai atau saluran umum.
5.2. Bentuk Dan Prototipe Alat
Rancangan prototipe alat dirancang yang digunakan untuk uji coba pegolahan air limbah rumah sakit ditunjukkan seperti pada
Gambar IV.1. Prototipe alat ini secara garis besar terdiri dari bak pengendapan/pengurai anaerob dan unit pengolahan lanjut dengan
sistem biofilter anaerob-aerob. Bak pengurai anaerob dibuat dari bahan beton cor atau dari bahan fiber glas (FRP), disesuaikan dengan
kondisi yang ada. Ukuran bak pengurai anaerob yakni panjang 160 cm, lebar 160 cm, dan kedalaman efektif sekitar 200 cm, dengan
waktu tinggal sekitar 8 jam.
Unit pengolahan lanjut dibuat dari bahan fiber glas (FRP) dan dibuat dalam bentuk yang kompak dan langsung dapat dipasang
dengan ukuran panjang 310 cm, lebar 100 cm dan tinggi 190 cm. Ruangan di dalam alat tersebut dibagi menjadi beberapa zona yakni
rungan pengendapan awal, zona biofilter anaerob, zona biofilter aerob dan rungan pengendapan akhir.
Media yang digunakan untuk biofilter adalah batu apung atau batu pecah dengan ukuran 1-2 cm, atau ari bahan lain misalnya
zeolit, batubara (anthrasit), palstik dan lainnnya. Selain itu, air limbah yang ada di dalam rungan pengendapan akhir sebagian disirkulasi
ke zona aerob dengan menggunakan pompa sirkulasi.
5.3. Kapasitas Alat
Prototipe alat ini dirancang untuk dapat mengolah air limbah sebesar 10 -15 m 3/hari, yang dapat melayani rumah sakit dengan 30
–50 bed.
5.4. Waktu Tinggal (Retention Time)
A. Bak Pengurai Anaerob
Debit Air Limbah = 15 m3/hari = 625 lt/jam = 0,625 m3/jam
Dimensi = 1,6 m X 1,6 X 2,2 m
Volume Efektif = 5 m3
Waktu Tinggal = 8 Jam
Gambar penampang bak pengurai awal ditunjukan seperti pada gambar IV.2.
B. Unit Pengolahan Lanjut
1. Ruang Pengendapan Awal
Debit Air Limbah (Q) = 15 m3/hari = 625 lt/jam = 0,625 m3/jam
Volume Efektif = 1,6 m x 1,0 m x 0,6 m = 0,96 M3
Waktu Tinggal di dalam ruang pengendapan awal (T1) = 0,96 m3/0,625 m3/jam
T1 = 1,5 jam
2. Zona Biofilter Anaerob
Volume Total Ruang efektif = 1,6 m x 1,0 m x 1,2 m = 1,92 m3
Volume Total Unggun Medium = 2 x [1,2 m x 1 m x 0,6 m] = 1,44 m3
Porositas Mediun = 0,45
Volume Medium tanpa rongga = 0,55 x 1,44 m3 = 0,79 m3
Total Volume Rongga dalam Medium = 0,45 x 1,44 m3 = 0,65 m3
Volume Air Limbah Efektif di dalam zona Anareob = 1,92 m 3 - 0,79 m3 = 1,13 m3
Waktu Tinggal di dalam Zona Anaerob (T2) = 1,13 m3/0,625 m3/jam = 1,8 jam
Waktu Kontak di dalam medium zona Anaerob = 0,65 m3/0,625 m3/jam = 1.04 jam
3. Zona Aerob
Volume Efektif = 1,5 m x 1 m x 0,7 m = 1,05 m3
Volume Unggun Medium = 1,1 m x 0,6 m x 1 m = 0,66 m3
Porositas Medium = 0,45
Volume Rongga = 0,45 x 0,66 m3 = 0,3 m3
Volume Medium Tanpa Rongga = 0,66 m3- 0,3 m3 = 0,36 m3
Waktu Tinggal Total di dalam zona aerob (T3) = [1,05 - 0,36] m3/0,625 m3/jam = 1,1 jam
Waktu Kontak di dalam medium zona aerob = 0,3 m3/0,625 m3/jam = 0,48 jam
4. Ruangan Pengendapan Akhir
Volume Efektif = 1,5 m x 0,6 m x 1 m = 0,9 m3
Waktu Tinggal (T4) = 0,9 m3/0,625 m3/jam = 1,44 jam
Waktu Tinggal Total di dalam Unit Pengolahan Lanjut = [1,5+1,13+1,1+1,44] jam = 5,17 jam
Gambar penampang bak pengolahan lanjut ditunjukkan seperti pada gambar IV.3.
Gambar IV.1 : Diagram proses pengolahan air limbah rumah sakit.
5.5. Bak Kontaktor Khlorine
Unit prototipe alat pengolahan air limbah rumah tangga tersebut dapat dilengkapi dengan bak khlorinasi (bak kontaktor) yang
berfungsi untuk mengkontakan khlorine dengan air hasil pengolahan. Air limbah yang telah diolah sebelum dibuang ke saluran umum
dikontakkan dengan khlorine agar mikroorganisme patogen yang ada di dalam air dapat dimatikan. Senyawa khlor yang digunakan
adalah kaporit dalam bentuk tablet. Penampang bak kontaktor adalah seperti pada gambar IV.4. Bak kontaktor ini dipasang atau
disambungkan pada pipa pengeluaran air olahan.
5.6. Lokasi Uji Coba
Uji coba prototipe alat pengolah air limbah rumak sakit dilakukan Rumah Sakit "Makna", Ciledug, Tangerang. Air yang diolah
adalah seluruh limbah cair yang dihasilkan oleh kegiatan rumah sakit, yakni baik yang berasal dari limbah domistik maupun limbah yang
berasal dari limbah klinis.
Gambar IV.2 : Penampang bak pengurai Anaerob.
PENAMPANG MELINTANG
Keterangan : gambar tidak menurut skala
Gambar IV.3 : Rancangan prototipe alat pengolahan air limbah domistik dengan sistem biofilter anaerob-aerob.
Gambar IV.4 : Penampang bak khlorinator.
VI. PEMBANGUNAN ALAT PENGOLAHAN AIR LIMBAH RUMAH SAKIT DENGAN PROSES BIOFILTER
ANAEROB-AEROB KAPASITAS 10 - 15 M3/HARI
Penggalian tanah untuk pemasangan unit alat pengolahan limbah
Konstruksi bak pengurai anaerobik
Lantai penyangga berlubang-lubang
Bak penenang pada bak pengurai anaerob
Unit alat pengolahan air limbah yang sedang dipasang.
Konstruksi reaktor alat pengolahan air limbah dari bahan fiber glass.
Konstruksi bak pengurai atau bak pengendapan awal pada proses pengolahan lanjut
Konstruksi bagian dalam reaktor pada proses pengolahan lanjut.
Konstruksi bagian dalam reaktor (sebelum diisi dengan media).
Konstruksi bagian dalam reaktor zona aerobik (sebelum diisi dengan media).
Konstruksi bagian dalam reaktor zona pengendapan akhir.
Konstruksi bak pengurai anaerob
Unit reaktor pengolahan lanjut yang telah dipasang.
Media plastik sarang tawon untuk pembiakan mikro-organisme untuk menguraikan zat organik.
Media plastik yang telah dipasang pada bak pengurai anaerob.
Media plastik yang telah dipasang pada bak pengolahan lanjut.
Blower dan pompa sirkulasi yang digunakan untuk proses pengolahan.
Konstruksi bak kontrol pertama.
Konstruksi bak kontrol kedua.
Air di bak penenang pada bak pengurai anaerob.
Unit pengolahan air limbah rumah sakit dengan proses Biofilter Anaerob-Aerob.
VII. UJI COBA ALAT PENGOLAHAN AIR LIMBAH RUMAH SAKIT "KOMBINASI BIOFILTER ANAEROB-AEROB"
7.1. Hasil Pengamatan Fisik
Berdasarkan pengamatan secara fisik (dengan mata), pada awal proses yakni pengamatan setelah dua hari operasi, proses
pengolahan belum berjalan secara baik. Hal ini karena mikroorganisme yang ada di dalam reaktor belum tumbuh secara optimal,
walupun demikian air yang keluar dari reaktor sudah relatif bersih dibandingkan dengan air limbah yang masuk. Setelah proses berjalan
berjalan sekitar dua minggu, mikroorganisme sudah mulai tumbuh atau berkembang biak di dalam reaktor. Di dalam bak pengendapan
awal sudah mulai terlihat lapisan mikro organisme yang menempel pada permukaan media. Mikro orgnisme tersebut sangat membantu
menguraikan senyawa organik yang ada di dalam air limbah.
Dengan berkembang-biaknya mikro orgnisme atau bakteri pada permukaan media maka proses penguraian senyawa polutan yang
ada di dalam air limbah menjadi lebih efektif. Selain itu, setelah proses berjalan beberapa minggu pada permukaan media kontaktor
(media plastik sarang tawon dan batu pecah) yang ada di dalam zona anaerob maupun zona aerob, telah diselimuti oleh lapisan
mikroorganisme. Dengan tumbuhnya lapisan mikroorganisme tersebut maka proses penyaringan padatan tersuspensi (SS) maupun
penguraian senyawa polutan yang ada di dalam air limbah menjadai lebih baik. Hal ini secara fisik dapat dilihat dari air limpasan yang
keluar dari zona anaerob sudah cukup jernih, dan buih atau busa yang terjadi di zona aerob (bak aerasi) sudah sangat berkurang.
Sedangkan air olahan yang keluar secara fisik sudah sangat jernih.
lapisan mikroorganisme yang telah tumbuh dan menempel pada permukaan media biofilter.
Air limbah sebelum diolah (kanan) dan air hasil olahan (kiri).
Berdasarkan pengamatan secara fisik (dengan mata), dapat dilihat dari air limpasan yang keluar dari zona anaerob sudah cukup
jernih, dan buih atau busa yang terjadi di zona aerob (bak aerasi) sudah sangat berkurang. Sedangkan air olahan yang keluar secara fisik
sudah sangat jernih.
7.2. Hasil Analisa Kualitas Air
Berdasarkan hasil analisa kualitas air limbah sebelum dan sesudah pengolahan setelah proses berjalan selama 4 (empat) bulan
menunjukkan bahwa konsentrasi BOD turun dari 419 mg/l menjadi 16,5 mg/l, konsentrasi COD di dalam air limbah 729 mg/l turun
menjadi 52 mg/l, konsentrasi zat padat tersuspensi dari 825 mg/l turun menjadi 10 mg/l, konsentrasi ammonia dalam air limbah 33,86
mg/l turun menjadi 8 mg/l dan konsentrasi deterjen (MBAS) 12 mg/l turun menjadi 2,6 mg/l.
Dengan demikian efisiensi penghilangan BOD 96 %, COD 92,8 %, Total zat padat tersuspensi (SS) 98,8 %, Ammonia 76,2 % dan
deterjen (MBAS) 78 %. Hasil anailasa kualitas air limbah sebelum dan sesudah pengolahan seperti terlihat pada tabel berikut.
Hasil analisa kualitas air limbah sebelum dan sesudah pengolahan.
No
PARAMETER
KONSENTRASI
AIR LIMBAH
(mg/l)
KONSENTRASI
AIR LOAHAN
(mg/l)
EFISIENSI
PENGHILANGAN
(%)
1
BOD
419
16,5
96
2
COD
729
52
92,8
3
Total SS
(suspended
solids)
825
10
98,8
4
NH4-N
33,68
8
76,2
5
MBAS (deterjen)
12
2,6
78
6
pH
7,3
7,9
-
Catatan ; Setelah operasi berjalan 4 bulan.
VIII. PENUTUP
Berdasarkan hasil pengamatan selama lebih dari empat bulan opersi, pengolahan air limbah rumah sakit dengan sistem kombinasi
proses biofilter Anaerob-Aerob mempunyai beberapa keunggulan antara lain yakni :
Efisiensi pengolahan cukup tinggi.
Pengelolaannya sangat mudah.
Biaya operasinya rendah.
Dibandingkan dengan proses lumpur aktif, Lumpur yang dihasilkan relatif sedikit. (selama empat bulan operasi belum terjadi ekses
lumpur.
Suplai udara untuk aerasi relatif kecil.
Dapat digunakan untuk air limbah dengan beban BOD yang cukup besar.
Dapat menghilangan padatan tersuspensi (SS) dengan baik.
Tahan terhadap perubahan beban pengolahan secara mendadak.
Teknologi proses pengolagan air limbah yang digunakan untuk mengolah air limbah rumah sakit pada dasarnya hampir sama dengan teknologi proses
pengolahan untuk air limbah yang mengandung polutan organik lainnya. Pemilihan jenis proses yang digunakan harus memperhatikan bebrapa faktor antara
lain yakni kualitas limbah dan kualitas air hasil olahan yang diharapkan, jumlah air limbah, lahan yang tersedia dan yang tak kalah penting yakni sumber
energi yang tersedia.
Berapa teknologi proses pengolahan air limbah rumah sakit yang sering digunakan yakni antara lain: proses lumpur aktif (activated sludge process),
reaktor putar biologis (rotating biological contactor, RBC), proses aerasi kontak (contact aeration process), proses pengolahan dengan biofilter "Up Flow",
serta proses pengolahan dengan sistem "biofilter anaerob-aerob".
Gambar 2 : Klasifikasi proses pengolahan air limbah secara biologis aerobik.
Tabel 2 : Karakterisiti operasional proses pengolahan air limbah dengan proses biologis.
EFISIENSI
PENGHILANGAN
BOD
(%)
KETERANGAN
Lumpur Aktif Standar
85 - 95
-
Step Aeration
85 - 95
Digunakan untuk beban
pengolahan yang besar.
Modified Aeration
60 - 75
Untuk pengolahan dengan kualitas
air olahan sedang.
Contact Stabilization
80 - 90
Digunakan untuk pengolahan
paket. Untuk mereduksi ekses
lumpur.
High Rate Aeration
75 - 90
Untuk pengolahan paket, bak
aerasi dan bak pengendap akhir
merupakan satu paket.
Memerlukan area yang kecil.
JENIS PROSES
PPROSES
BIOMASA
TERSUSPENSI
PROSES
BIOMASA
MELEKAT
LAGOON
Pure Oxygen Process
85 - 95
Untuk pengolahan air limbah yang
sulit diuraikan secara bilogis. Luas
area yang dibutuhkan kecil.
Oxidation Ditch
75 - 95
Konstruksinya mudah, tetapi
memerlukan area yang luas.
Trickling Filter
80 - 95
Sering timbul lalat dan bau. Proses
operasinya mudah.
Rotating Biological
Contactor
80 - 95
Konsumsi energi rendah, produksi
lumpur kecil. Tidak memerlukan
proses aerasi.
Contact Aeration Process
80 - 95
Memungkinkan untuk
penghilangan nitrogen dan
phospor.
Biofilter Unaerobic
65 - 85
memerlukan waktu tinggal yang
lama, lumpur yang terjadi kecil.
Kolam stabilisai
60 - 80
memerlukan waktu tinggal yang
cukup lama, dan area yang
dibutukkan sangat luas
Tabel 3 : Parameter Perencanaan Proses Pengolahan Air Limbah Dengan Proses Biologis Aerobik.
Beban
BOD
Jenis Proses
BOD
kg/kgSS.D
BOD
Kg/M3.D
MLSS
(Mg/Lt)
QA/Q
T (Jam)
Efisiensi
Penghilanga
n BOD (%)
Lumpur Aktif Standar
0,2 - 0,4
0,3 - 0,8
1500 - 2000
3 -7
6-8
85 - 95
Step Aeration
0,2 - 0,4
0,4 - 1,4
1000 - 1500
3-7
4-6
85 - 95
PPROSES
Modified Aeration
1,5 - 3,0
0,6 - 2,4
400 - 800
2 - 2,5
1,5 - 30
60 - 75
BIOMASA
Contact Stabilization
0,2
0,8 - 1,4
2000 - 8000
> 12
>5
80 - 90
TERSUSPENSI
High Rate Aeration
0,2 - 0,4
0,6 - 2,4
3000 - 6000
5-8
2-3
75 - 90
Pure Oxygen Process
0,3 - 0,4
1,0 - 2,0
3000 - 4000
-
1-3
85 - 95
Oxidation Ditch
0,03 - 0,04
0,1 - 0,2
3000 - 4000
-
24 -48
75 - 95
Extended Aeration
0,03 - 0,05
0,15 - 0,25
3000 - 6000
> 15
16 - 24
75 - 95
PROSES
Trickling Filter
-
0,08 - 0,4
-
-
-
80 - 95
BIOMASA
Rotating Biological Contactor
-
0,01 - 0,3
-
-
-
80 - 95
MELEKAT
Contact Aeration Process
-
-
-
-
-
80 - 95
Biofilter Unaerobic
-
-
-
-
-
65 - 85
CATATAN : Q : Debit Air Limbah (M3/day) Qr : Return Sludge (M3/day) QA : Laju Alir Suplai Udara (M3/day)
4.2.1. Pengolahan Air Limbah Dengan Proses Lumpur Aktif
Pengolahan air limbah dengan proses lumpur aktif secara umum terdiri dari bak pengendap awal, bak aerasi dan bak pengendap
akhir, serta bak khlorinasi untuk membunuh bakteri patogen. Secara umum proses pengolahannya adalah sebagai berikut. Air limbah
yang berasal dari rumah sakit ditampung ke dalam bak penampung air limbah. Bak penampung ini berfungsi sebagai bak pengatur debit
air limbah serta dilengkapi dengan saringan kasar untuk memisahkan kotoran yang besar. Kemudian, air limbah dalam bak penampung di
pompa ke bak pengendap awal. Bak pengendap awal berfungsi untuk menurunkan padatan tersuspensi (Suspended Solids) sekitar 30 40 %, serta BOD sekitar 25 % . Air limpasan dari bak pengendap awal dialirkan ke bak aerasi secara gravitasi. Di dalam bak aerasi ini air
limbah dihembus dengan udara sehingga mikro organisme yang ada akan menguraikan zat organik yang ada dalam air limbah. Energi
yang didapatkan dari hasil penguraian zat organik tersebut digunakan oleh mikrorganisme untuk proses pertumbuhannya. Dengan
demikian didalam bak aerasi tersebut akan tumbuh dan berkembang biomasa dalam jumlah yang besar. Biomasa atau mikroorganisme
inilah yang akan menguaraikan senyawa polutan yang ada di dalam air limbah.
Dari bak aerasi, air dialirkan ke bak pengendap akhir. Di dalam bak ini lumpur aktif yang mengandung massa mikro-organisme
diendapkan dan dipompa kembali ke bagian inlet bak aerasi dengan pompa sirkulasi lumpur. Air limpasan(over flow) dari bak pengendap
akhir dialirkan ke bak khlorinasi. Di dalam bak kontaktor khlor ini air limbah dikontakkan dengan senyawa khlor untuk membunuh microorganisme patogen. Air olahan, yakni air yang keluar setelah proses khlorinasi dapat langsung dibuang ke sungai atau saluran umum.
Dengan proses ini air limbah rumah sakit dengan konsentrasi BOD 250 -300 mg/lt dapat di turunkan kadar BOD nya menjadi 20 -30 mg/lt.
Skema proses pengolahan air limbah rumah sakit dengan sistem aerasi kontak dapat dilihat pada gambar III.2. Surplus lumpur dari bak
pengendap awal maupun akhir ditampung ke dalam bak pengering lumpur, sedangkan air resapannya ditampung kembali di bak
penampung air limbah. Keunggulan proses lumpur aktif ini adalah dapat mengolah air limbah dengan beban BOD yang besar, sehingga
tidak memerlukan tempat yang besar. Proses ini cocok digunakan untuk mengolah air limbah dalam jumlah yang besar. Sedangkan
beberapa kelemahannya antara lain yakni kemungkinan dapat terjadi bulking pada lumpur aktifnya, terjadi buih, serta jumlah lumpur
yang dihasilkan cukup besar.
Gambar III.2 : Diagram proses pengolahan air limbah dengan proses lumpur aktif
4.2.2. Pengolahan Air Limbah Dengan Proses Reaktor Biologis Putar (Rotating Biological Contactor, Rbc)
Reaktor biologis putar (rotating biological contactor) disingkat RBC adalah salah satu teknologi pengolahan air limbah yang
mengandung polutan organik yang tinggi secara biologis dengan sistem biakan melekat (attached culture). Prinsip kerja pengolahan air
limbah dengan RBC yakni air limbah yang mengandung polutan organik dikontakkan dengan lapisan mikro-organisme (microbial film)
yang melekat pada permukaan media di dalam suatu reaktor.
Media tempat melekatnya film biologis ini berupa piringan (disk) dari bahan polimer atau plastik yang ringan dan disusun dari
berjajar-jajar pada suatu poros sehingga membentuk suatu modul atau paket, selanjutnya modul tersebut diputar secara pelan dalam
keadaan tercelup sebagian ke dalam air limbah yang mengalir secara kontinyu ke dalam reaktor tersebut.
Dengan cara seperti ini mikro-organisme miaslanya bakteri, alga, protozoa, fungi, dan lainnya tumbuh melekat pada permukaan
media yang berputar tersebut membentuk suatu lapisan yang terdiri dari mikro-organisme yang disebut biofilm (lapisan biologis). Mikroorganisme akan menguraikan atau mengambil senyawa organik yang ada dalam air serta mengambil oksigen yang larut dalam air atau
dari udara untuk proses metabolismenya, sehingga kandungan senyawa organik dalam air limbah berkurang.
Pada saat biofilm yang melekat pada media yang berupa piringan tipis tersebut tercelup kedalam air limbah, mikro-organisme
menyerap senyawa organik yang ada dalam air limbah yang mengalir pada permukaan biofilm, dan pada saat biofilm berada di atas
permuaan air, mikro-organisme menyerap okigen dari udara atau oksigen yang terlarut dalam air untuk menguraikan senyawa organik.
Enegi hasil penguraian senyawa organik tersebut digunakan oleh mikro-organisme untuk proses perkembang-biakan atau metabolisme.
Senyawa hasil proses metabolisme mikro-organisme tersebut akan keluar dari biofilm dan terbawa oleh aliran air atau yang
berupa gas akan tersebar ke udara melalui rongga-rongga yang ada pada mediumnya, sedangkan untuk padatan tersuspensi (SS) akan
tertahan pada pada permukaan lapisan biologis (biofilm) dan akan terurai menjadi bentuk yang larut dalam air.
Pertumbuhan mikro-organisme atau biofilm tersebut makin lama semakin tebal, sampai akhirnya karena gaya beratnya sebagian
akan mengelupas dari mediumnya dan terbawa aliran air keluar. Selanjutnya, mikro-organisme pada permukaan medium akan tumbuh
lagi dengan sedirinya hingga terjadi kesetimbangan sesuai dengan kandungan senyawa organik yang ada dalam air limbah. Secara
sederhana proses penguraian senyawa organik oleh mikro-organisme di dalam RBC dapat digambarkan seperti pada gambar III.3.
Keunggulan dari sistem RBC yakni proses operasi maupun konstruksinya sederhana, kebutuhan energi relatif lebih kecil, tidak
memerlukan udara dalam jumlah yang besar, lumpur yang terjadi relatf kecil dibandingkan dengan proses lumpur aktif, serta relatif tidak
menimbulkan buih. Sedangkan kekurangan dari sistem RBC yakni sensitif terhadap temperatur.
Gambar III.3 : Mekanisme proses penguraian senyawa organik oleh mikro-organisme di dalam RBC
4.2.2.A. Proses Pengolahan
Secara garis besar proses pengolahan air limbah dengan sistem RBC terdiri dari bak pemisah pasir, bak pengendap awal, bak
kontrol aliran, reaktor/kontaktor biologis putar (RBC), Bak pengendap akhir, bak khlorinasi, serta unit pengolahan lumpur. Diagram proses
pengolahan air limbah dengan sistem RBC adalah seperti pada gambar III.4.
Gambar III.4 : Diagram proses pengolahan air limbah dengan sistem RBC.
Bak Pemisah Pasir
Air limbah dialirkan dengan tenang ke dalam bak pemisah pasir, sehingga kotoran yang berupa pasir atau lumpur kasar dapat
diendapkan. Sedangkan kotoran yang mengambang misalnya sampah, plastik, sampah kain dan lainnya tertahan pada sarangan (screen)
yang dipasang pada inlet kolam pemisah pasir tersebut.
Bak Pengendap Awal
Dari bak pemisah/pengendap pasir, air limbah dialirkan ke bak pengedap awal. Di dalam bak pengendap awal ini lumpur atau
padatan tersuspensi sebagian besar mengendap. Waktu tinggal di dalam bak pengedap awal adalah 2 - 4 jam, dan lumpur yang telah
mengendap dikumpulkan daan dipompa ke bak pengendapan lumpur.
Bak Kontrol Aliran
Jika debit aliran air limbah melebihi kapasitas perencanaan, kelebihan debit air limbah tersebut dialirkan ke bak kontrol aliran
untuk disimpan sementara. Pada waktu debit aliran turun / kecil, maka air limbah yang ada di dalam bak kontrol dipompa ke bak
pengendap awal bersama-sama air limbah yang baru sesuai dengan debit yang diinginkan.
Kontaktor (reaktor) Biologis Putar
Di dalam bak kontaktor ini, media berupa piringan (disk) tipis dari bahan polimer atau plastik dengan jumlah banyak, yang
dilekatkan atau dirakit pada suatu poros, diputar secara pelan dalam keadaan tercelup sebagian ke dalam air limbah. Waktu tinggal di
dalam bak kontaktor kira-kira 2,5 jam. Dalam kondisi demikian, mikro-organisme akan tumbuh pada permukaan media yang berputar
tersebut, membentuk suatu lapisan (film) biologis. Film biologis tersebut terdiri dari berbagai jenis/spicies mikro-organisme misalnya
bakteri, protozoa, fungi, dan lainnya. Mikro-organisme yang tumbuh pada permukaan media inilah yang akan menguraikan senaywa
organik yang ada di dalam air limbah. Lapsian biologis tersebut makin lama makin tebal dan kerena gaya beratnya akan mengelupas
dengan sedirinya dan lumpur orgnaik tersebut akan terbawa aliran air keluar. Selanjutnya laisan biologis akan tumbuh dan berkembang
lagi pada permukaan media dengan sendirinya.
Bak Pengendap Akhir
Air limbah yang keluar dari bak kontaktor (reaktor) selanjutnya dialirkan ke bak pengendap akhir, dengan waktu pengendapan
sekitar 3 jam. Dibandingkan dengan proses lumpur aktif, lumpur yang berasal dari RBC lebih mudah mengendap, karena ukurannya lebih
besar dan lebih berat. Air limpasan (over flow) dari bak pengendap akhir relaitif sudah jernih, selanjutnya dialirkan ke bak khlorinasi.
Sedangkan lumpur yang mengendap di dasar bak di pompa ke bak pemekat lumpur bersama-sama dengan lumpur yang berasal dari bak
pengendap awal.
Bak Khlorinasi
Air olahan atau air limpasan dari bak pengendap akhir masih mengandung bakteri coli, bakteri patogen, atau virus yang sangat
berpotensi menginfeksi ke masyarakat sekitarnya. Untuk mengatasi hal tersebut, air limbah yang keluar dari bak pengendap akhir
dialirkan ke bak khlorinasi untuk membunuh mikro-organisme patogen yang ada dalam air. Di dalam bak khlorinasi, air limbah dibubuhi
dengan senyawa khlorine dengan dosis dan waktu kontak tertentu sehingga seluruh mikro-orgnisme patogennya dapat di matikan.
Selanjutnya dari bak khlorinasi air limbah sudah boleh dibuang ke badan air.
Bak Pemekat Lumpur
Lumpur yang berasal dari bak pengendap awal maupun bak pengendap akhir dikumpulkan di bak pemekat lumpur. Di dalam bak
tersebut lumpur di aduk secara pelan kemudian di pekatkan dengan cara didiamkan sekitar 25 jam sehingga lumpurnya mengendap,
selanjutnya air supernatant yang ada pada bagian atas dialirkan ke bak pengendap awal, sedangkan lumpur yang telah pekat dipompa ke
bak pengering lumpur atau ditampung pada bak tersendiri dan secara periodik dikirim ke pusat pengolahan lumpur di tempat lain.
4.2.2.B. Keunggulan dan Kelemahan RBC
Beberapa keunggulan proses pengolahan air limbah denga sistem RBC antara lain :
Pengoperasian alat serta perawatannya mudah.
Untuk kapasitas kecil / paket, dibandingkan dengan proses lumpur aktif konsumsi energi lebih rendah.
Dapat dipasang beberapa tahap (multi stage), sehingga tahan terhadap fluktuasi beban pengoalahan.
Reaksi nitrifikasi lebih mudah terjadi, sehingga efisiensi penghilangan ammonium lebih besar.
Tidak terjadi bulking ataupun buih (foam) seperti pada proses lumpur aktif.
Sedangkan beberapa kelemahan dari proses pengolahan air limbah dengan sistem RBC antara lain yakni :
Pengontrolan jumlah mikro-organisme sulit dilakukan.
Sensitif terhadap perubahan temperatur.
Kadang-kadang konsentrasi BOD air olahan masih tinggi.
Dapat menimbulkan pertumbuhan cacing rambut, serta kadang-kadang timbul bau yang kurang sedap.
4.2.3. Pengolahan Air Limbah Dengan Proses Aerasi Kontak
Proses ini merupakan pengembangan dari proses lumpur aktif dan proses biofilter. Pengolahan air limbah dengan proses aerasi
kontak ini terdiri dari dua bagian yakni pengolahan primer dan pengolahan sekunder.
Pengolahan Primer
Pada pengolahan primer ini, air limbah dialirkan melalui saringan kasar (bar screen) untuk menyaring sampah yang berukuran
besar seperti sampah daun, kertas, plastik dll. Setelah melalui screen air limbah dialirkan ke bak pengendap awal, untuk mengendapkan
partikel lumpur, pasir dan kotoran lainnya. Selain sebagai bak pengendapan, juga berfungasi sebagai bak pengontrol aliran.
Pengolahan sekunder
Proses pengolahan sekunder ini terdiri dari bak kontaktor anaerob (anoxic) dan bak kontaktor aerob. Air limpasan dari bak
pengendap awal dipompa dan dialirkan ke bak penenang, kemudian dari bak penenang air limbah mengalir ke bak kontaktor anaerob
dengan arah aliran dari bawah ke atas (Up Flow). Di dalam bak kontaktor anaerob tersebut diisi dengan media dari bahan plastik atau
kerikil/batu split. Jumlah bak kontaktor anaerob ini bisa dibuat lebih dari satu sesuai dengan kualitas dan jumlah air baku yang akan
diolah. Air limpasan dari bak kontaktor anaerob dialirkan ke bak aerasi. Di dalam bak aerasi ini diisi dengan media dari bahan pasltik
(polyethylene), batu apung atau bahan serat, sambil diaerasi atau dihembus dengan udara sehingga mikro organisme yang ada akan
menguraikan zat organik yang ada dalam air limbah serta tumbuh dan menempel pada permukaan media. Dengan demikian air limbah
akan kontak dengan mikro-orgainisme yang tersuspensi dalam air maupun yang menempel pada permukaan media yang mana hal
tersebut dapat meningkatkan efisiensi penguraian zat organik. Proses ini sering di namakan Aerasi Kontak (Contact Aeration).
Dari bak aerasi, air dialirkan ke bak pengendap akhir. Di dalam bak ini lumpur aktif yang mengandung massa mikro-organisme
diendapkan dan dipompa kembali ke bagian inlet bak aerasi dengan pompa sirkulasi lumpur. Sedangkan air limpasan (over flow) dialirkan
ke bak khlorinasi. Di dalam bak kontaktor khlor ini air limbah dikontakkan dengan senyawa khlor untuk membunuh micro-organisme
patogen. Air olahan, yakni air yang keluar setelah proses khlorinasi dapat langsung dibuang ke sungai atau saluran umum. Dengan
kombinasi proses anaerob dan aerob tersebut selain dapat menurunkan zat organik (BOD, COD), cara ini dapat menurunkan konsentrasi
nutrient (nitrogen) yang ada dalam air limbah. Dengan proses ini air limbah rumah sakit dengan konsentrasi BOD 250 -300 mg/lt dapat di
turunkan kadar BOD nya menjadi 20 -30 mg/lt. Skema proses pengolahan air limbah rumah sakit dengan sistem aerasi kontak dapat
dilihat pada gambar III.5. Surplus lumpur dari bak pengendap awal maupun akhir ditampung ke dalam bak pengering lumpur, sedangkan
air resapannya ditampung kembali di bak penampung air limbah.
Gambar III.5 : Diagram proses pengolahan air limbah dengan proses aerasi kontak.
Keunggulan Proses Aerasi Kontak
Pengelolaannya sangat mudah.
Biaya operasinya rendah.
Dibandingkan dengan proses lumpur aktif, Lumpur yang dihasilkan relatif sedikit.
Dapat menghilangkan nitrogen dan phospor yang dapat menyebabkan euthropikasi.
Suplai udara untuk aerasi relatif kecil.
Dapat digunakan untuk air limbah dengan beban BOD yang cukup besar.
4.2.4. Pengolahan Air Limbah Dengan Proses Biofilter "Up Flow"
Proses pengolahan air limbah dengan biofilter "up flow" ini terdiri dari bak pengendap, ditambah dengan beberapa bak biofilter
yang diisi dengan media kerikil atau batu pecah, plastik atau media lain. Penguraian zat-zat organik yang ada dalam air limbah dilakukan
oleh bakteri anaerobik atau facultatif aerobik Bak pengendap terdiri atas 2 ruangan, yang pertama berfungsi sebagai bak pengendap
pertama, sludge digestion (pengurai lumpur) dan penampung lumpur sedangkan ruang kedua berfungsi sebagai pengendap kedua dan
penampung lumpur yang tidak terendapkan di bak pertama, dan air luapan dari bak pengendap dialirkan ke media filter dengan arah
aliran dari bawah ke atas.
Setelah beberapa hari operasi, pada permukaan media filter akan tumbuh lapisan film mikro-organisme. Mikro-organisme inilah
yang akan menguraikan zat organik yang belum sempat terurai pada bak pengendap. Air luapan dari biofilter kemudian dibubuhi dengan
khlorine atau kaporit untuk membunuh mikroorganisme patogen, kemudian dibuang langsung ke sungai atau saluran umum. Skema
proses pengolahan air limbah dengan biofilter "Up Flow" dapat dilihat seperti terlihat dalam Gambar III.6.
Biofilter "Up Flow" ini mempunyai 2 fungsi yang menguntungkan dalam proses pengolahan air buangan yakni antara lain :
Adanya air buangan yang melalui media kerikil yang terdapat pada biofilter lama kelamaan mengakibatkan timbulnya lapisan
lendir yang menyelimuti kerikil atau yang disebut juga biological film. Air limbah yang masih mengandung zat organik yang
belum teruraikan pada bak pengendap bila melalui lapisan lendir ini akan mengalami proses penguraian secara biologis. Efisiensi
biofilter tergantung dari luas kontak antara air limbah dengan mikro-organisme yang menempel pada permukaan media filter
tersebut. Makin luas bidang kontaknya maka efisiensi penurunan konsentrasi zat organiknya (BOD) makin besar. Selain
menghilangkan atau mengurangi konsentrasi BOD cara ini dapat juga mengurangi konsentrasi padatan tersuspensi atau
suspended solids (SS) dan konsentrasi total nitrogen dan posphor.
Biofilter juga berfungsi sebagai media penyaring air limbah yang melalui media ini. Sebagai akibatnya, air limbah yang
mengandung suspended solids dan bakteri E.coli setelah melalui filter ini akan berkurang konsentrasinya. Efesiensi penyaringan
akan sangat besar karena dengan adanya biofilter up flow yakni penyaringan dengan sistem aliran dari bawah ke atas akan
mengurangi kecepatan partikel yang terdapat pada air buangan dan partikel yang tidak terbawa aliran ke atas akan
mengendapkan di dasar bak filter. Sistem biofilter Up Flow ini sangat sederhana, operasinya mudah dan tanpa memakai bahan
kimia serta tanpa membutuhkan energi. Poses ini cocok digunakan untuk mengolah air limbah dengan kapasitas yang tidak terlalu
besar.
Gambar III.6. : Diagram proses pengolahan air limbah dengan sisten biofilter "Up Flow".
4.2.5. Kriteria Perencanaan
Kriteria Perencanaan Bak Pengendap
Bak pengendap harus memenuhi persyaratan tertentu antara lain:
Bahan bangunan harus kuat terhadap tekanan atau gaya berat yang mungkin timbul dan harus tahan terhadap asam serta harus
kedap air.
Jumlah ruangan disarankan minimal 2 (dua) buah.
Waktu tinggal (residence time) 1s/d 3 hari.
Bentuk Tangki empat persegi panjang dengan perbandingan panjang dan lebar 2 s/d 3 : 1.
Lebar Bak minimal 0,75 meter dan panjang bak minimal 1,5 meter.
Kedalaman air efektif 1-2 meter, tinggi ruang bebas air 0,2-0,4 meter dan tinggi ruang
Untuk penyimpanan lumpur 1/3 dari kedalaman air efektif (laju produksi lumpur sekitar 0,03 - 0,04 M 3/orang /tahun ).
Dasar bak dapat dibuat horizontal atau dengan kemiringan tertentu untuk memudahkan pengurasan lumpur.
Pengurasan lumpur minimal dilakukan setiap 2 - 3 tahun.
Kriteria Perencanaan Biofilter "Up Flow"
Untuk merencanakan biofilter "Up Flow" harus memenuhi beberapa persyaratan, yakni :
Bak biofilter terdiri dari 1 (satu) ruangan atau lebih.
Media filter terdiri dari kerikil atau batu pecah atau bahan plastik dengan ukuran diameter rata-rata 20 -25 mm , dan ratio volume
rongga 0,45.
Tinggi filter (lapisan kerikil) 0,9 -1,2 meter.
Beban hidrolik filter maksimum 3,4 M3/m2/hari.
Waktu tinggal dalam filter 6 -9 jam (didasarkan pada volume rongga filter).
Salah satu contoh hasil uji coba pengolahan air limbah dengan proses air limbah dengan biofilter Up Flow ditunjukkan seperti pada
Tabel III.1.
4.2.6. Proses Pengolahan Dengan Sistem Biofilter Anaerob-Aerob
Proses ini pengolahan dengan biofilter anaerob-aerob ini merupakan pengembangan dari proses proses biofilter anaerob dengan proses aerasi kontak
Pengolahan air limbah dengan proses biofilter anaerob-aerob terdiri dari beberapa bagian yakni bak pengendap awal, biofilter anaerob (anoxic), biofilter
aerob, bak pengendap akhir, dan jika perlu dilengkapi dengan bak kontaktor khlor.
Air limbah yang berasal dari rumah tangga dialirkan melalui saringan kasar (bar screen) untuk menyaring sampah yang berukuran besar seperti sampah
daun, kertas, plastik dll. Setelah melalui screen air limbah dialirkan ke bak pengendap awal, untuk mengendapkan partikel lumpur, pasir dan kotoran lainnya.
Selain sebagai bak pengendapan, juga berfungasi sebagai bak pengontrol aliran, serta bak pengurai senyawa organik yang berbentuk padatan, sludge digestion
(pengurai lumpur) dan penampung lumpur.
Air limpasan dari bak pengendap awal selanjutnya dialirkan ke bak kontaktor anaerob dengan arah aliran dari atas ke dan bawah ke atas. Di dalam bak
kontaktor anaerob tersebut diisi dengan media dari bahan plastik atau kerikil/batu split. Jumlah bak kontaktor anaerob ini bisa dibuat lebih dari satu sesuai
dengan kualitas dan jumlah air baku yang akan diolah. Penguraian zat-zat organik yang ada dalam air limbah dilakukan oleh bakteri anaerobik atau facultatif
aerobik Setelah beberapa hari operasi, pada permukaan media filter akan tumbuh lapisan film mikro-organisme. Mikro-organisme inilah yang akan
menguraikan zat organik yang belum sempat terurai pada bak pengendap
Air limpasan dari bak kontaktor anaerob dialirkan ke bak kontaktor aerob. Di dalam bak kontaktor aerob ini diisi dengan media dari bahan kerikil,
pasltik (polyethylene), batu apung atau bahan serat, sambil diaerasi atau dihembus dengan udara sehingga mikro organisme yang ada akan menguraikan zat
organik yang ada dalam air limbah serta tumbuh dan menempel pada permukaan media.
Dengan demikian air limbah akan kontak dengan mikro-orgainisme yang tersuspensi dalam air maupun yang menempel pada permukaan media yang
mana hal tersebut dapat meningkatkan efisiensi penguraian zat organik, deterjen serta mempercepat proses nitrifikasi, sehingga efisiensi penghilangan
ammonia menjadi lebih besar. Proses ini sering di namakan Aerasi Kontak (Contact Aeration).
Dari bak aerasi, air dialirkan ke bak pengendap akhir. Di dalam bak ini lumpur aktif yang mengandung massa mikro-organisme diendapkan dan
dipompa kembali ke bagian inlet bak aerasi dengan pompa sirkulasi lumpur. Sedangkan air limpasan (over flow) dialirkan ke bak khlorinasi. Di dalam bak
kontaktor khlor ini air limbah dikontakkan dengan senyawa khlor untuk membunuh micro-organisme patogen.
Air olahan, yakni air yang keluar setelah proses khlorinasi dapat langsung dibuang ke sungai atau saluran umum. Dengan kombinasi proses anaerob
dan aerob tersebut selain dapat menurunkan zat organik (BOD, COD), ammonia, deterjen, padatan tersuspensi (SS), phospat dan lainnya. Skema proses
pengolahan air limbah rumah tangga dengan sistem biofilter anaerob-aerob dapat dilihat pada Gambar III.7.
Tabel III.1 : Efisiensi pengoalahan air limbah dengan proses biofilter "Up Flow"
CONTOH
AIR
BOD
mg/lt
COD
%
mg/lt
SS
%
mg/l
t
T-N
%
mg/l
t
MBAS
%
mg/l
t
%
COLI
MPN/
%
100
ml
Air
(1
)
235,9
3
(2
)
76,73
483,4
3
249
68,8
7
11,5
2
17.67
0
Limba
h
67,4
8
173,3
8
64,1
4
79,7
5
67,9
7
49,9
0
27,5
4
9,45
17,9
7
11.50
0
34,9
2
Air
(3
)
68,49
70,8
7
145,8
2
69,8
4
55,2
5
77,8
1
43,4
9
36,8
5
8,03
30,2
9
6.130
65,3
1
Olaha
n
(4
)
62,54
73,4
9
137,9
7
71,4
7
44,0
6
82,3
3
39,7
9
42,2
2
6,66
42,1
9
4.500
74,5
3
(5
)
45,01
80,9
2
108,6
1
77,5
3
33
86,7
5
32,2
53,2
4
5,26
54,3
3
3.100
82,4
6
Keterangan : (1), (2) ... (5) adalah titik pengambilan contoh air seperti pada gambar (7).
Sumber : Said, N.I., "Sistem Pengolahan Air Limbah Rumah Tangga Skala Individual Tangki
Septik Filter Up Flow", Majalah Analisis Sistem Nomor 3, Tahun II, 1995.
Gambar III.7 : Diagram proses pengolahan air limbah rumah tangga (domistik)
dengan proses biofilter anaerob-aerob .
Peoses dengan Biofilter "Anaerob-Aerob" ini mempunyai beberapa keuntungan yakni :
Adanya air buangan yang melalui media kerikil yang terdapat pada biofilter mengakibatkan timbulnya lapisan lendir yang
menyelimuti kerikil atau yang disebut juga biological film. Air limbah yang masih mengandung zat organik yang belum teruraikan
pada bak pengendap bila melalui lapisan lendir ini akan mengalami proses penguraian secara biologis. Efisiensi biofilter
tergantung dari luas kontak antara air limbah dengan mikro-organisme yang menempel pada permukaan media filter tersebut.
Makin luas bidang kontaknya maka efisiensi penurunan konsentrasi zat organiknya (BOD) makin besar. Selain menghilangkan atau
mengurangi konsentrasi BODdan COD, cara ini dapat juga mengurangi konsentrasi padatan tersuspensi atau suspended solids (SS)
, deterjen (MBAS), ammonium dan posphor.
Biofilter juga berfungsi sebagai media penyaring air limbah yang melalui media ini. Sebagai akibatnya, air limbah yang
mengandung suspended solids dan bakteri E.coli setelah melalui filter ini akan berkurang konsentrasinya. Efesiensi penyaringan
akan sangat besar karena dengan adanya biofilter up flow yakni penyaringan dengan sistem aliran dari bawah ke atas akan
mengurangi kecepatan partikel yang terdapat pada air buangan dan partikel yang tidak terbawa aliran ke atas akan
mengendapkan di dasar bak filter. Sistem biofilter anaerob-aerb ini sangat sederhana, operasinya mudah dan tanpa memakai
bahan kimia serta tanpa membutuhkan energi. Poses ini cocok digunakan untuk mengolah air limbah dengan kapasitas yang tidak
terlalu besar
Dengan kombinasi proses "Anaerob-Aerob", efisiensi penghilangan senyawa phospor menjadi lebih besar bila dibandingankan
dengan proses anaerob atau proses aerob saja. Phenomena proses penghilangan phosphor oleh mikroorganisne pada proses
pengolahan anaerob-aerob dapat diterangkan seperti pada Gambar III.8. Selama berada pada kondisi anaerob, senyawa phospor
anorganik yang ada dalam sel-sel mikrooragnisme akan keluar sebagi akibat hidrolosa senyawa phospor. Sedangkan energi yang
dihasilkan digunakan untuk menyerap BOD (senyawa organik) yang ada di dalam air limbah. Efisiensi penghilangan BOD akan
berjalan baik apabila perbandingan antara BOD dan phospor (P) lebih besar 10. (Metcalf and Eddy, 1991). Selama berada pada
kondisi aerob, senyawa phospor terlarut akan diserap oleh bakteria/mikroorganisme dan akan sintesa menjadi polyphospat
dengan menggunakan energi yang dihasik oleh proses oksidasi senyawa organik (BOD). Dengan demikian dengan kombinasi
proses anaerob-aerob dapat menghilangkan BOD maupun phospor dengan baik. Proses ini dapat digunakan untuk pengolahan air
limbah dengan beban organik yang cukup besar.
Keunggulan Proses Biofilter "Anaerob-Aerob"
Beberapa keunggulan proses pengolahan air limbah dengan biofilter anaerb-aerob antara lain yakni :
Pengelolaannya sangat mudah.
Biaya operasinya rendah.
Dibandingkan dengan proses lumpur aktif, Lumpur yang dihasilkan relatif sedikit.
Dapat menghilangkan nitrogen dan phospor yang dapat menyebabkan euthropikasi.
Suplai udara untuk aerasi relatif kecil.
Dapat digunakan untuk air limbah dengan beban BOD yang cukup besar.
Dapat menghilangan padatan tersuspensi (SS) dengan baik.
Gambar III.8 : Proses penghilangan phospor oleh mikroorganisme
di dalam proses pengolahan "Anaerob-Aerob".
V. RANCANG BANGUN UNIT PENGOLAHAN AIR LIMBAH RUMAH SAKIT DENGAN SISTEM BIOFILTER ANAEROB-AEROB
5.1.Proses Pengolahan
Seluruh air limbah yang dihasilkan oleh kegiatan rumah sakit, yakni yang berasal dari limbah domistik maupun air limbah yang
berasal dari kegiatan klinis rumah sakit dikumpulkan melalui saluran pipa pengumpul. Selanjutnya dialirkan ke bak kontrol. Fungsi bak
kontrol adalah untuk mencegah sampah padat misalnya plastik, kaleng, kayu agar tidak masuk ke dalam unit pengolahan limbah, serta
mencegah padatan yang tidak bisa terurai misalnya lumpur, pasir, abu gosok dan lainnya agar tidak masuk kedalam unit pengolahan
limbah.
Dari bak kontrol, air limbah dialirkan ke bak pengurai anaerob. Bak pengurai anaerob dibagi menjadi tiga buah ruangan yakni bak
pengendapan atau bak pengurai awal, biofilter anaerob tercelup dengan aliran dari bawah ke atas (Up Flow), serta bak stabilisasi.
Selanjutnya dari bak stabilisai, air limbah dialirkan ke unit pengolahan lanjut. Unit pengolahan lanjut tersebut terdiri dari beberapa buah
ruangan yang berisi media untuk pembiakan mikro-organisme yang akan menguraikan senyawa polutan yang ada di dalan air limbah.
Setelah melalui unit pengolahan lanjut , air hasil olahan dialirkan ke bak khlorinasi. Di dalam bak khlorinasi air limbah dikontakkan
dengan khlor tablet agar seluruh mikroorganisme patogen dapat dimatikan. Dari bak khlorinasi air limbah sudah dapat dibuang langsung
ke sungai atau saluran umum.
5.2. Bentuk Dan Prototipe Alat
Rancangan prototipe alat dirancang yang digunakan untuk uji coba pegolahan air limbah rumah sakit ditunjukkan seperti pada
Gambar IV.1. Prototipe alat ini secara garis besar terdiri dari bak pengendapan/pengurai anaerob dan unit pengolahan lanjut dengan
sistem biofilter anaerob-aerob. Bak pengurai anaerob dibuat dari bahan beton cor atau dari bahan fiber glas (FRP), disesuaikan dengan
kondisi yang ada. Ukuran bak pengurai anaerob yakni panjang 160 cm, lebar 160 cm, dan kedalaman efektif sekitar 200 cm, dengan
waktu tinggal sekitar 8 jam.
Unit pengolahan lanjut dibuat dari bahan fiber glas (FRP) dan dibuat dalam bentuk yang kompak dan langsung dapat dipasang
dengan ukuran panjang 310 cm, lebar 100 cm dan tinggi 190 cm. Ruangan di dalam alat tersebut dibagi menjadi beberapa zona yakni
rungan pengendapan awal, zona biofilter anaerob, zona biofilter aerob dan rungan pengendapan akhir.
Media yang digunakan untuk biofilter adalah batu apung atau batu pecah dengan ukuran 1-2 cm, atau ari bahan lain misalnya
zeolit, batubara (anthrasit), palstik dan lainnnya. Selain itu, air limbah yang ada di dalam rungan pengendapan akhir sebagian disirkulasi
ke zona aerob dengan menggunakan pompa sirkulasi.
5.3. Kapasitas Alat
Prototipe alat ini dirancang untuk dapat mengolah air limbah sebesar 10 -15 m 3/hari, yang dapat melayani rumah sakit dengan 30
–50 bed.
5.4. Waktu Tinggal (Retention Time)
A. Bak Pengurai Anaerob
Debit Air Limbah = 15 m3/hari = 625 lt/jam = 0,625 m3/jam
Dimensi = 1,6 m X 1,6 X 2,2 m
Volume Efektif = 5 m3
Waktu Tinggal = 8 Jam
Gambar penampang bak pengurai awal ditunjukan seperti pada gambar IV.2.
B. Unit Pengolahan Lanjut
1. Ruang Pengendapan Awal
Debit Air Limbah (Q) = 15 m3/hari = 625 lt/jam = 0,625 m3/jam
Volume Efektif = 1,6 m x 1,0 m x 0,6 m = 0,96 M3
Waktu Tinggal di dalam ruang pengendapan awal (T1) = 0,96 m3/0,625 m3/jam
T1 = 1,5 jam
2. Zona Biofilter Anaerob
Volume Total Ruang efektif = 1,6 m x 1,0 m x 1,2 m = 1,92 m3
Volume Total Unggun Medium = 2 x [1,2 m x 1 m x 0,6 m] = 1,44 m3
Porositas Mediun = 0,45
Volume Medium tanpa rongga = 0,55 x 1,44 m3 = 0,79 m3
Total Volume Rongga dalam Medium = 0,45 x 1,44 m3 = 0,65 m3
Volume Air Limbah Efektif di dalam zona Anareob = 1,92 m 3 - 0,79 m3 = 1,13 m3
Waktu Tinggal di dalam Zona Anaerob (T2) = 1,13 m3/0,625 m3/jam = 1,8 jam
Waktu Kontak di dalam medium zona Anaerob = 0,65 m3/0,625 m3/jam = 1.04 jam
3. Zona Aerob
Volume Efektif = 1,5 m x 1 m x 0,7 m = 1,05 m3
Volume Unggun Medium = 1,1 m x 0,6 m x 1 m = 0,66 m3
Porositas Medium = 0,45
Volume Rongga = 0,45 x 0,66 m3 = 0,3 m3
Volume Medium Tanpa Rongga = 0,66 m3- 0,3 m3 = 0,36 m3
Waktu Tinggal Total di dalam zona aerob (T3) = [1,05 - 0,36] m3/0,625 m3/jam = 1,1 jam
Waktu Kontak di dalam medium zona aerob = 0,3 m3/0,625 m3/jam = 0,48 jam
4. Ruangan Pengendapan Akhir
Volume Efektif = 1,5 m x 0,6 m x 1 m = 0,9 m3
Waktu Tinggal (T4) = 0,9 m3/0,625 m3/jam = 1,44 jam
Waktu Tinggal Total di dalam Unit Pengolahan Lanjut = [1,5+1,13+1,1+1,44] jam = 5,17 jam
Gambar penampang bak pengolahan lanjut ditunjukkan seperti pada gambar IV.3.
Gambar IV.1 : Diagram proses pengolahan air limbah rumah sakit.
5.5. Bak Kontaktor Khlorine
Unit prototipe alat pengolahan air limbah rumah tangga tersebut dapat dilengkapi dengan bak khlorinasi (bak kontaktor) yang
berfungsi untuk mengkontakan khlorine dengan air hasil pengolahan. Air limbah yang telah diolah sebelum dibuang ke saluran umum
dikontakkan dengan khlorine agar mikroorganisme patogen yang ada di dalam air dapat dimatikan. Senyawa khlor yang digunakan
adalah kaporit dalam bentuk tablet. Penampang bak kontaktor adalah seperti pada gambar IV.4. Bak kontaktor ini dipasang atau
disambungkan pada pipa pengeluaran air olahan.
5.6. Lokasi Uji Coba
Uji coba prototipe alat pengolah air limbah rumak sakit dilakukan Rumah Sakit "Makna", Ciledug, Tangerang. Air yang diolah
adalah seluruh limbah cair yang dihasilkan oleh kegiatan rumah sakit, yakni baik yang berasal dari limbah domistik maupun limbah yang
berasal dari limbah klinis.
Gambar IV.2 : Penampang bak pengurai Anaerob.
PENAMPANG MELINTANG
Keterangan : gambar tidak menurut skala
Gambar IV.3 : Rancangan prototipe alat pengolahan air limbah domistik dengan sistem biofilter anaerob-aerob.
Gambar IV.4 : Penampang bak khlorinator.
VI. PEMBANGUNAN ALAT PENGOLAHAN AIR LIMBAH RUMAH SAKIT DENGAN PROSES BIOFILTER
ANAEROB-AEROB KAPASITAS 10 - 15 M3/HARI
Penggalian tanah untuk pemasangan unit alat pengolahan limbah
Konstruksi bak pengurai anaerobik
Lantai penyangga berlubang-lubang
Bak penenang pada bak pengurai anaerob
Unit alat pengolahan air limbah yang sedang dipasang.
Konstruksi reaktor alat pengolahan air limbah dari bahan fiber glass.
Konstruksi bak pengurai atau bak pengendapan awal pada proses pengolahan lanjut
Konstruksi bagian dalam reaktor pada proses pengolahan lanjut.
Konstruksi bagian dalam reaktor (sebelum diisi dengan media).
Konstruksi bagian dalam reaktor zona aerobik (sebelum diisi dengan media).
Konstruksi bagian dalam reaktor zona pengendapan akhir.
Konstruksi bak pengurai anaerob
Unit reaktor pengolahan lanjut yang telah dipasang.
Media plastik sarang tawon untuk pembiakan mikro-organisme untuk menguraikan zat organik.
Media plastik yang telah dipasang pada bak pengurai anaerob.
Media plastik yang telah dipasang pada bak pengolahan lanjut.
Blower dan pompa sirkulasi yang digunakan untuk proses pengolahan.
Konstruksi bak kontrol pertama.
Konstruksi bak kontrol kedua.
Air di bak penenang pada bak pengurai anaerob.
Unit pengolahan air limbah rumah sakit dengan proses Biofilter Anaerob-Aerob.
VII. UJI COBA ALAT PENGOLAHAN AIR LIMBAH RUMAH SAKIT "KOMBINASI BIOFILTER ANAEROB-AEROB"
7.1. Hasil Pengamatan Fisik
Berdasarkan pengamatan secara fisik (dengan mata), pada awal proses yakni pengamatan setelah dua hari operasi, proses
pengolahan belum berjalan secara baik. Hal ini karena mikroorganisme yang ada di dalam reaktor belum tumbuh secara optimal,
walupun demikian air yang keluar dari reaktor sudah relatif bersih dibandingkan dengan air limbah yang masuk. Setelah proses berjalan
berjalan sekitar dua minggu, mikroorganisme sudah mulai tumbuh atau berkembang biak di dalam reaktor. Di dalam bak pengendapan
awal sudah mulai terlihat lapisan mikro organisme yang menempel pada permukaan media. Mikro orgnisme tersebut sangat membantu
menguraikan senyawa organik yang ada di dalam air limbah.
Dengan berkembang-biaknya mikro orgnisme atau bakteri pada permukaan media maka proses penguraian senyawa polutan yang
ada di dalam air limbah menjadi lebih efektif. Selain itu, setelah proses berjalan beberapa minggu pada permukaan media kontaktor
(media plastik sarang tawon dan batu pecah) yang ada di dalam zona anaerob maupun zona aerob, telah diselimuti oleh lapisan
mikroorganisme. Dengan tumbuhnya lapisan mikroorganisme tersebut maka proses penyaringan padatan tersuspensi (SS) maupun
penguraian senyawa polutan yang ada di dalam air limbah menjadai lebih baik. Hal ini secara fisik dapat dilihat dari air limpasan yang
keluar dari zona anaerob sudah cukup jernih, dan buih atau busa yang terjadi di zona aerob (bak aerasi) sudah sangat berkurang.
Sedangkan air olahan yang keluar secara fisik sudah sangat jernih.
lapisan mikroorganisme yang telah tumbuh dan menempel pada permukaan media biofilter.
Air limbah sebelum diolah (kanan) dan air hasil olahan (kiri).
Berdasarkan pengamatan secara fisik (dengan mata), dapat dilihat dari air limpasan yang keluar dari zona anaerob sudah cukup
jernih, dan buih atau busa yang terjadi di zona aerob (bak aerasi) sudah sangat berkurang. Sedangkan air olahan yang keluar secara fisik
sudah sangat jernih.
7.2. Hasil Analisa Kualitas Air
Berdasarkan hasil analisa kualitas air limbah sebelum dan sesudah pengolahan setelah proses berjalan selama 4 (empat) bulan
menunjukkan bahwa konsentrasi BOD turun dari 419 mg/l menjadi 16,5 mg/l, konsentrasi COD di dalam air limbah 729 mg/l turun
menjadi 52 mg/l, konsentrasi zat padat tersuspensi dari 825 mg/l turun menjadi 10 mg/l, konsentrasi ammonia dalam air limbah 33,86
mg/l turun menjadi 8 mg/l dan konsentrasi deterjen (MBAS) 12 mg/l turun menjadi 2,6 mg/l.
Dengan demikian efisiensi penghilangan BOD 96 %, COD 92,8 %, Total zat padat tersuspensi (SS) 98,8 %, Ammonia 76,2 % dan
deterjen (MBAS) 78 %. Hasil anailasa kualitas air limbah sebelum dan sesudah pengolahan seperti terlihat pada tabel berikut.
Hasil analisa kualitas air limbah sebelum dan sesudah pengolahan.
No
PARAMETER
KONSENTRASI
AIR LIMBAH
(mg/l)
KONSENTRASI
AIR LOAHAN
(mg/l)
EFISIENSI
PENGHILANGAN
(%)
1
BOD
419
16,5
96
2
COD
729
52
92,8
3
Total SS
(suspended
solids)
825
10
98,8
4
NH4-N
33,68
8
76,2
5
MBAS (deterjen)
12
2,6
78
6
pH
7,3
7,9
-
Catatan ; Setelah operasi berjalan 4 bulan.
VIII. PENUTUP
Berdasarkan hasil pengamatan selama lebih dari empat bulan opersi, pengolahan air limbah rumah sakit dengan sistem kombinasi
proses biofilter Anaerob-Aerob mempunyai beberapa keunggulan antara lain yakni :
Efisiensi pengolahan cukup tinggi.
Pengelolaannya sangat mudah.
Biaya operasinya rendah.
Dibandingkan dengan proses lumpur aktif, Lumpur yang dihasilkan relatif sedikit. (selama empat bulan operasi belum terjadi ekses
lumpur.
Suplai udara untuk aerasi relatif kecil.
Dapat digunakan untuk air limbah dengan beban BOD yang cukup besar.
Dapat menghilangan padatan tersuspensi (SS) dengan baik.
Tahan terhadap perubahan beban pengolahan secara mendadak.