Studi Analisis Kebutuhan Air Sektor Non-Domestik Kategori Industri Kecil Di Sentra Pengrajin Batik Motif Medan
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Umum
Air mempunyai peranan yang sangat penting dalam kehidupan manusia dan
makhluk lainnya di alam ini. Tidak ada satupun kehidupan di dunia ini yang tidak
membutuhkan air. Air merupakan hal pokok bagi konsumsi manusia dan
telah menjadi salah satu kekayaan yang sangat penting. Pengaruh air sangat luas
bagi kehidupan, bukan hanya untuk makan dan minum. Dalam buku karangan
Hefni Efendi kata pengaruh dapat dapat diartikan sebagai dampak atau manfaat
sedangkan air adalah sumber daya alam yang dapat diperbaharui dan kehidupan
adalah dimana terdapat sekelompok mahluk hidup yang tinggal di bumi ini
dengan menjalani interaksi antara mahluk hidup satu dengan yang lainnya. Jadi
yang dimaksud pengaruh air bagi kehidupan manusia adalah dampak atau manfaat
air bagi kehidupan manusia yang membantu manusia untuk melakukan
aktivitasnya dan untuk memenuhi kebutuhan hidup manusia.
2.2. Sumber Air Baku
Sumber air baku bagi suatu penyediaan air bersih sangat penting, karena
selain kuantitas harus mencukupi juga dari segi kualitas yang akan berpengaruh
terhadap proses
pengolahan. Disamping itu
letak
sumber air
dapat
mempengaruhi bentuk jaringan transmisi, distribusi dan sebagainya. Secara umum
sumber air baku dapat dikategorikan sebagai berikut:
8
Universitas Sumatera Utara
A. Air Hujan
Air hujan adalah uap air yang sudah mengalami kondensasi, kemudian
jatuh ke bumi berbentuk air. Air hujan juga merupakan sumber air baku
untuk keperluan rumah tangga, pertanian, dan lain-lain. Air hujan dapat
diperoleh dengan cara penampungan, air hujan dari atap rumah
dialirkan ke tempat penampungan yang kemudian dapat dipergunakan
untuk keperluan rumah tangga.
B. Air Permukaan
Air permukaan adalah air hujan yang mengalir di permukaan bumi.
Pada umumnya air permukaan ini akan mendapat pengotoran selama
pengalirannya, misalnya: oleh lumpur, batang-batang kayu, daundaun, limbah industri kota dan sebagainya.
C. Air Rawa atau Danau
Kebanyakan dari air rawa ini berwarna, hal ini disebabkan oleh adanya
zat-zat organis yang telah membusuk, misalnya: asam humus yang
dalam air menyebabkan warna kuning kecoklatan. Dengan adanya
pembusukan kadar zat organis tinggi, maka umumnya kadar Fe dan
Mn akan tinggi pula. Jadi untuk pengambilan air sebaiknya pada
kedalaman tertentu agar endapan-endapan Fe dan Mn tidak terbawa,
begitu juga dengan lumut yang ada pada permukaan rawa.
D. Air Sungai
Dalam penggunaannya sebagai air minum harus mengalami suatu
pengolahan yang sempurna, mengingat bahwa air sungai ini pada
umumnya mempunyai derajat pengotoran yang tinggi sekali. Debit
yang tersedia untuk memenuhi kebutuhan air bersih pada dapat
9
Universitas Sumatera Utara
mencukupi.
E. Air Tanah
Air tanah adalah air yang berasal dari curah hujan yang kemudian
mengalami infiltrasi dan perkolasi. Infiltrasi adalah meresapnya air ke
dalam permukaan tanah. Air yang telah meresap ke dalam tanah, akan
terus bergerak ke bawah yaitu ke dalam profil tanah hingga menemui
lapisan tanah yang kedap air sehingga air akan terkumpul sebagai air
tanah. Pergerakan air menuju lapisan tanah yang lebih dalam inilah
yang disebut sebagai perkolasi.
F. Mata Air
Adalah air tanah yang keluar dengan sendirinya ke permukaan tanah.
Mata air yang berasal dari tanah dalam, hampir tidak terpengaruh oleh
musim dan kuantitas maupun kualitasnya sama dengan keadaan air
tanah dalam. Berdasarkan tempat munculnya ke permukaan tanah,
mata air terbagi atas rembesan dan umbul. Rembesan terjadi di mana
air keluar melalui lereng-lereng sedangkan umbul terjadi di mana air
keluar ke permukaan pada suatu dataran.
G. Air Laut
Dua per tiga dari luas permukaan bumi merupakan lautan. Namun
jumlah yang besar ini tidak membuat air laut dapat dengan mudah
dimanfaatkan sebagai air baku untuk penyediaan air bersih. Air laut
mempunyai sifat yang asin karena mengandung garam NaCl. Kadar
NaCl dalam air laut adalah 3%. Teknologi pengolahan air laut menjadi
air bersih yang siap konsumsi biasa dilakukan oleh negara-negara
dengan kemampuan ekonomi yang tinggi dan pada umumnya memiliki
10
Universitas Sumatera Utara
sumber daya air yang ada terbatas.
2.3. Kebutuhan Air Bersih
Faktor – faktor yang mempengaruhi kebutuhan air bersih, yaitu:
A. Iklim
Iklim yang panas akan menyebabkan kebutuhan air meningkat,
terutama untuk mandi dan menyiram tanaman, dibandingkan pada
iklim lembab. Sedangkan pada iklim yang sangat dingin, air dialirkan
untuk menghindari bekunya pipa distribusi.
B. Karakteristik Penduduk
Karakteristik
penduduk
sangat
dipengaruhi
tingkat
ekonomi
masyarakat. Pada masyarakat ekonomi menengah keatas, penggunaan
air sangat besar bahkan sangat boros, sedangkan masyarakat ekonomi
menengah kebawah penggunaan air sedikit berhemat.
C. Masalah Lingkungan Hidup
Penggunaan air yang berlebihan menyebabkan berkembangnya
teknologi yang menyebabkan pengurangan jumlah air.
D. Industri dan Perdagangan
Pada kawasan sentral industri dan bisnis lebih banyak membutuhkan
air dibanding daerah lainnya. Hal ini disebabkan pegunungan air pada
kawasan ini untuk proses industri selain kebutuhan rumah tangga. Hal
ini berarti lebih banyak dibutuhkan air dibanding daerah lainnya.
E. Iuran dan meteran
Iuran dan meteran dalam hal ini terkait dengan harga air. Harga air
yang mahal akan berakibat kosumen berusaha untuk berhemat dan
11
Universitas Sumatera Utara
bahkan berusaha membangun instalasi sendiri. Sedangkan harga air
yang murah mengakibatkan masyarakat cenderung boros air.
F. Ukuran wilayah
Wilayah yang besar akan menggunakan air yang sangat besar dibanding
wilayah yang kecil. Hal ini sangat di pengaruhi besarnya konsumenpada
daerah tersebut.
G. Kebutuhan konvermasi alam
Musim kering
menghemat
yang lama mengakibatkan masyarakat berusaha
penggunaan air.
Instalasi
terkait
akan berusaha
menyediakan cadangan air untuk mengantisipasi
kekurangan air.
Kebiasaan ini akan berlanjut manakala musim hujan telah tiba.
Kebiasaan masyarakat ini akan berlangsung sepanjang tahun.
Pada umumnya kebutuhan air untuk berbagai macam tujuan dapat dibagi dalam:
1. Kebutuhan domestik,
Kebutuhan domestik adalah kebtuhan air bersih untuk pemenuhan
kegiatan sehari-hari atau rumah tangga seperti : untuk minum, memasak,
kesehatan individu (mandi cuci dan sebagainya, menyiram tanaman,
halaman, pengangkutan air buangan (buangan dapur dan toilet).
2. Kebutuhan Non-Domestik,
Kebutuhan non-domestik adalah kebutuhan air bersih yang digunakan
untuk beberapa kegiatan seperti :
Kebutuhan institusional.
merupakan kebutuhan air bersih untuk kegiatan perkantoran dan
12
Universitas Sumatera Utara
tempat pendidikan atau sekolah.
Kebutuhan komersial dan industri.
merupakan kebutuhan air bersih untuk kegiatan hotel, pasar,
pertokoan, restoran. Sedangkan kebutuhan air bersih untuk industry
biasanya digunakan untuk air pendingin, air pada boiler untuk
pemanas, bahan baku proses.
Kebutuhan fasilitas umum.
merupakan kebutuhan air bersih untuk kegiatan tempat-tempat
ibadah, rekreasi, terminal.
Dilihat dari pengertiannya air baku adalah air yang digunakan untuk kepentingan
manusia sehari-hari. Data-data yang mempengaruhi neraca air baku:
1. Hubungan debit andalan 20 % terkering dengan jumlah penduduk yang
dapat dilayani
2. Kebutuhan air baku untuk penduduk / liter / hari
3. Kebutuhan air baku untuk penduduk dan atau hewan.
Menurut Ditjen Cipta Karya (2002) standar kebutuhan air ada 2 (dua)
macam yaitu:
1. Standar kebutuhan air domestik
Standar kebutuhan air domestik yaitu kebutuhan air yang digunakan
pada tempat-tempat
hunian
pribadi
untuk
memenuhi
keperluan
sehari-hari seperti; memasak, minum, mencuci dan keperluan rumah
tangga lainnya. Satuan yang dipakai adalah liter/orang/hari.
13
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2. 1 Penentuan Tingkat Layanan Air Baku
Jumlah penduduk
(jiwa)
> 1.000.000
500.000 - 1.000.000
100.000 - 500.000
20.000 - 100.000
10.000 - 20.000
< 10.000
Tingkat Pelayanan
(liter/orang/hari)
120
100
90
80
60
30
Sumber : Dirjen Cipta Karya
2. Standar kebutuhan air non domestik
Standar kebutuhan air non domestik adalah kebutuhan air bersih diluar
keperluan rumah tangga. Kebutuhan air non domestik antara lain:
a) Penggunaan komersil dan industri
yaitu penggunaan air oleh badan-badan komersil dan industri.
Penggunaan air = Volume air : Satuan produk
Penetapan baku mutu limbah cair melalui debit limbah cair maksimum
didasarkan pada tingkat produksi bulanan yang sebenarnya. Digunakan rumus
sebagai berikut:
DM = Dm x Pb ........................................................................... (2.1)
Dimana:
DM
= Debit limbah cair maksimum yang diperbolehkan bagi setiap limbah
industri yang bersangkutan, dinyatakan dalam m 3/Bulan.
Dm
= Debit limbah cair maksimum, dinyatakan m3 limbah cair persatuan
produk.
Pb
= Produksi sebenarnya dalam sebulan dalam satuan produk untuk jenis
industri yang bersangkutan.
14
Universitas Sumatera Utara
Debit limbah cair yang sebenarnya dihitung dengan cara sebagai berikut:
DA = Dp x H ............................................................................. (2.2)
Keterangan:
DA
= debit limbah cair yang sebenarnya, dinyatakan dalam m3/bulan
Dp
= hasil pengukuran debit limbah cair, dinyatakan dalam m 3/hari
H
= jumlah hari kerja pada bulan yang bersangkutan
b) Penetapan baku mutu limbah cair melalui penetapan pencemaran maksimum
didasarkan pada jumlah unsur pencemar yang terkandung dalam aliran
limbah. Digunakan perhitungan sebagai berikut:
BPM = (CM) x DM x f.............................................................. (2.3)
Keterangan:
BPM = Beban Pencemaran Maksimum per satuan produk, dinyatakan
dalam kg parameter per satuan produk
(CM)j = kadar maksimum unsur pencemar j, dinyatakan dalam mg/l
DM
= debit limbah cair maksimum sesuai dengan jenis industri yang
bersangkutan, dinyatakan dalam m 3 limbah cair per satuan produk
= faktor konversi = 1 kg/1.000.000 mg x 1000 l/m 3
f
Beban
pencemaran
maksimum
sebenarnya
dihitung dengan cara
sebagai berikut:
BPA = (CA)j x DA/Pb x f ......................................................... (2.4)
Keterangan:
BPA
= beban pencemaran sebenarnya, dinyatakan dalam kg parameter per
satuan produk
(CA)j = kadar sebenarnya unsur pencemar j, dinyatakan dalam mg/l
15
Universitas Sumatera Utara
DA
= debit limbah cair sebenarnya, dinyatakan dalam m 3/bulan
Pb
= Produksi sebenarnya dalam sebulan, dinyatakan dalam satuan
produk untuk jenis industri yang bersangkutan
f
= faktor konversi = 1/1000
c) Penetapan beban pencemaran maksimum perhari digunakan perhitungan
sebagai berikut:
BPMi = BPM x Pb/H ................................................................ (2.5)
Keterangan:
BPMi = Beban pencemaran maksimum perhari yang diperbolehkan bagi
jenis industri yang bersangkutan, dinyatakan dalam kg
parameter per hari
Pb
= Produksi sebenarnya dalam sebulan, dinyatakan dalam satuan
produk untuk jenis industri yang bersangkutan.
Beban pencemaran maksimum sebenarnya dihitung dengan cara sebagai
berikut:
BPAi = (CA)j x Dp x f .............................................................. (2.6)
Keterangan :
BPAi = Beban pencemaran per hari yang sebenarnya, dinyatakan dalam
kg parameter per hari
(CA) = Kadar sebenarnya unsur pencemar j, dinyatakan dalam mg/l
Dp
= Hasil pengukuran debit limbah cair, dinyatakan dalam m3/hari
f
= faktor konversi = 1/1000
d) Penggunaan umum
Yaitu penggunaan
air
untuk
bangunan-bangunan
pemerintah, rumah
16
Universitas Sumatera Utara
sakit, sekolah-sekolah dan tempat-tempat ibadah.
Kebutuhan air non domestik untuk kota dapat dibagi dalam beberapa
kategori antara lain :
Kota kategori I (Metro)
Kota kategori II (Kota besar)
Kota kategori III (Kota sedang)
Kota kategori IV (Kota kecil)
Kota kategori V (Desa)
Tabel 2. 2 Kategori kebutuhan air non-domestik
KATEGORI KOTA BERDASARKAN JUMLAH JIWA
NO
URAIAN
>1.000.000
500.000
S/D
1.000.000
100.000
S/D
500.000
20.000
S/D
100.000
750
• Waktu pengadukan (detik)
• Nilai G/detik
25
Universitas Sumatera Utara
2.6.2 Kriteria perencanaan unit flokulasi (pengaduk lambat)
Kriteria perencanaan untuk unit flokulasi (pengaduk lambat) dapat dilihat
pada Tabel 2 berikut:
Tabel 2. 10 Kriteria perencanaan unit flokulasi (pengaduk lambat)
Kriteria umum
Flokulator
hidrolis
Flokulator mekanis
sumbu
Sumbu
horizontal
vertikal
dengan pedal dengan bilah
Flokulator
clarifier
60 (menurun)
60 (menurun) –
70 (menurun)
–5
10
– 10
100 – 10
Waktu tinggal (menit)
30 – 45
30 – 40
20 – 40
20 – 100
Tahap flokulasi(buah)
6 – 10
Bukaan pintu/
Pengendalian energy
3–6
Kecepatan
putaran
2–4
Kecepatan
putaran
1
Kecepatan
aliran air
sekat
G (gradien kecepatan)
1/detik
Kecepatan aliran
max.(m/det)
0,9
0,9
1,8 – 2,7
1,5 – 0,5
Luas bilah/pedal
dibandingkan luas bak
(%)
--
5 – 20
0,1 – 0,2
-
Kecepatan perputaran
sumbu (rpm)
--
1–5
8 – 25
2–4 *
Tinggi (m)
Keterangan: * termasuk ruang sludge blanket
2.6.3 Kriteria perencanaan unit flotasi (pengapungan)
Kriteria perencanaan untuk unit flotasi (pengapungan) dapat dilihat pada Tabel 3
berikut:
26
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2. 11 Kriteria perencanaan unit flotasi (pengapungan)
Proses
Flotasi untuk
pemisahan
Lemak
Flotasi
mekanik
Aliran
udara
(N.L/m3
air)
Ukuran
gelembung
Input tenaga
(Watt
jam/m3)
Waktu
detensi
(menit)
100 – 400
2 – 5 mm
5 – 10
5 – 15
10 – 30
10.000
0,2 – 2 mm
60 – 120
4 – 16
-
40 – 80
20 – 40
bersamaan
dengan
flokulasi
3 – 10
Disolved Air
Flotation
Beban
hidrolik
permukaan
(m/jam)
15 – 50
40 – 70 μm
27
Universitas Sumatera Utara
2.7. Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL)
Lingkungan yang bersih bebas dari segala polusi dan kotoran
merupakan dambaan setiap orang. Namun pesatnya perkembangan di
segala bidang membawa akibat atau dampak pada lingkungan yaitu
LIMBAH.
Limbah pada umumnya terbagi tiga yaitu :
1. Limbah padat ( solid wastes )
2. Limbah cair ( liquid wastes )
3. Limbah gas ( gaseous wastes )
Ketiga limbah tersebut akan sangat mengganggu dan membawa
dampak yang buruk bagi lingkungan. Adapun dampak atau efek samping
dari limbah tersebut dapat berupa
1.
Membahayakan kesehatan manusia.
2.
Dapat merusak dan membunuh kehidupan / lingkungan .
3.
Dapat merusak keindahan dan pemandangan.
Pengetahuan mengenai karakteristik air buangan baik kuantitas
maupun kualitasnya adalah suatu hal yang perlu dipahami dalam
merencanakan suatu unit pengolahan limbah air buangan. Kualitas air
buangan dibedakan atas tiga karakteristik, yaitu :
28
Universitas Sumatera Utara
1. Karakteristik fisik.
Parameter yang termasuk dalam kategori ini adalah solid ( zat padat
), temperatur, warna, bau.
2. Karakteristik kimia
Terbagi dalam tiga kategori : zat organik, zat anorganik dan gas – gas.
Polusi zat organik biasanya dinyatakan dalam BOD (Biological Oxygen Demand)
dan COD (Chemical Oxygen Demand ).
3. Karakteristik Biologi
Merupakan banyaknya mikroorganisme yang terdapat dalam air
limbah tersebut, seperti : bakteri, algae, virus, fungi. Sifat biologis ini perlu
diketahui dalam kaitannya untuk mengetahui tingkat pencemar air limbah
sebelum dibuang ke badan air penerima.
Bahan polutan yang terkandung di dalam air buangan secara umum dapat
diklasifikasikan dalam tiga kategori, yaitu bahan terapung, bahan
tersuspensi dan bahan terlarut. Selain dari tiga kategori tersebut, masih ada
lainnya yaitu panas, warna, rasa, bau dan radioaktif. Menurut sifatnya tiga
kategori bahan polutan tersebut dapat dibedakan sebagai yang mudah
terurai secara biologi (biodegradable) dan tidak mudah terurai secara
biologi (non biodegradable).
Dampak terhadap badan air, limbah industri dapat diklasifikasikan
sebagai berikut :
29
Universitas Sumatera Utara
Suhu
Setiap organisme mempunyai suhu minimum, optimum dan
maksimum untuk hidupnya dan mempunyai kemempuan menyesuaikan diri
sampai batas tertentu. Suhu air mempunyai pengaruh yang besar dalam
proses pertukaran zat atau metabolisme dari makhluk hidup. Selain itu suhu
juga berpengaruh terhadap kadar oksigen terlarut dalam air. Semakin tinggi
temperatur suatu perairan, semakin cepat pula perairan tersebut mengalami
kejenuhan. Suhu air untuk budidaya ikan berkisar antara 25 – 300C.
pH
Efek polutan bersifat asam terhadap kehidupan ikan dapat
mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangbiakan. Batas minimum air
tawar pada umumnya adalah pada pH 4 dan batas maksimum pada pH11.
Oksigen terlarut (DO)
Kadar DO merupakan salah satu parameter kualitas air yang penting
bagi kelangsungan hidup dan pertumbuhan ikan. Ikan memerlukan oksigen
dalam bentuk oksigen terlarut. Oksigen terlarut dipengaruhi oleh suhu, pH
dan karbondioksida. Air kolam yang mengandung konsentrasi oksigen
terlaut yang rendah akan mempengaruhi kesehatan ikan, karena ikan lebih
mudah terserang penyakit atau parasit. Bila konsentrasi oksigen terlarut
dibawah 4 – 5 mg/l maka ikan tidak mau makan dan tidak berkembang
dengan baik. Bila konsentrasi oksigen terlarut tetap sebesar 3 atau 4 mg/l
30
Universitas Sumatera Utara
untuk jangka waktu yang lama maka ikan akan menghentikan makan dan
pertumbuhannya terhenti. Kadar oksigen 0,2 – 0,8 mg/l merupakan
konsentrasi yang dapat mematikan ikan gurameh.
Zat organik terlarut (BOD)
Zat organik terlarut menyebabkan menurunnya kadar oksigen
terlarut di badan air, sehingga badan air tersebut mengalami kekurangan
oksigen yang sangat diperlukan oleh kehidupan air dan menyebabkan
menurunnya kualitas badan air tersebut.
COD (Chemical Oxygen Demand)
COD diperlukan untuk menentukan kekuatan pencemaran suatu
limbah dengan mengukur jumlah oksigen untuk mengoksidasi zat – zat
organik yang terdapat pada air limbah tersebut. COD adalah ukuran dari
jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi kimia bahan – bahan
organik perairan. COD juga dikatakan sebagai jumlah oksigen yang
dikonsumsi.
Mengingat sifat – sifat limbah sedemikian kompleksnya maka cara
pengolahannya harus disesuaikan dengan sifat – sifat limbah yang
bersangkutan, harus dilakukan survei, analisis contoh limbah dan yang
paling penting adalah dilakukan percobaan dalam skala laboratorium untuk
menentukan parameter yang akan digunakan sebagai kriteria perencanaan.
Proses pengolahan air limbah merupakan proses tiruan dari proses self
purification, yaitu proses pemurnian kembali pada badan air yang terkena
buangan limbah tanpa pengolahan/bantuan manusia, dimana selama
31
Universitas Sumatera Utara
prosesnya meliputi tahapan – tahapan perbaikan kualitas air yang terdiri
dari empat zone, yaitu dimulai dari zone degradasi, zone pengurai aktif,
zone perbaikan dan zone normal yang waktunya dipersingkat.
Penyingkatan waktu tersebut dapat dilakukan dengan cara melalui
pengolahan limbah. Unsur – unsur yang tidak dikehendaki kehadirannya
dalam air limbah dapat dihilangkan dengan cara fisik, kimia, dan biologi.
Cara pengolahan secara fisik disebut unit operasi. Sedangkan pengolahan
dengan mempergunakan zat – zat kimia atau aktivitas biologi disebut unit
proses. Pengolahan fisik sering disebut pengolahan primer dengan maksud
untuk mereduksi zat padat tersusupensi dan tergantung dari waktu tinggal
dalam bak pengendapan. Pengolahan kimia sering disebut pengolahan
sekunder yang bertujuan untuk mengendapkan partikel yang mudah
mengendap. Pengolahan biologi sering pula disebut pengolahan sekunder
dengan tujuan untuk mengurangi kandungan bahan organik dalam limbah
cair (BOD).
B.
Pengolahan air limbah
Pengolahan Fisik
Pada umumnya sebelum dilakukan pengolahan lanjutan terhadap air
buangan diinginkan agar bahan – bahan tersusupensi berukuran besar dan
ang mudah mengendap atau bahan – bahan yang terapung disisihkan
terlebih dahulu. Metode – metode pengolahan secara fisik meliputi
penyaringan, pengendapan, pengapungan, pengadukan dan pengeringan
lumpur.
32
Universitas Sumatera Utara
1. Screen (Penyaringan)
Fungsinya adalah untuk menahan benda- benda kasar seperti
sampah dan benda- benda terapung lainnya.
2. Equalisasi
Karakteristik air buangan dari industri seringkali tidak konstan,
misalnya unsur – unsur pH, warna, BOD dan sebagainya. Hal ini akan
menyulitkan dalam pengoperasian suatu instalasi pengolahan air limbah,
sehingga dibuat suatu sistem equalisasi sebelum air limbah tersebut diolah.
3. Sedimentasi (Pengendapan)
Proses Pengendapan adalah pengambilan partikel – partikel
tersuspensi yang terjadi bila air diam atau mengalir secara lambat melalui
bak. Partikel – partikel ini akan terkumpul pada dasar kolam, membentuk
suatu lapisan lumpur. Air yang mencapai outlet tangki akan berada dalam
kondisi yang jernih. Proses pengendapan yang terjadi dalam suatu bak
pengendapan merupakan unit utama pada pengolahan fisik. Ada dua
macam bak pengendapan yaitu bak pengendapan dengan arah aliran
horizontal dan aliran vertikal.
4. Mixing dan Stiring (Pencampuran dan pengadukan)
Mixing adalah pencampuran dua zat atau lebih membentuk
campuran yang homogen. Stiring adalah pengadukan campuran homogen
hasil mixing sehingga terjadi proses penggumpalan dari zat – zat yang ingin
dipisahkan dari air.
33
Universitas Sumatera Utara
5. Pengeringan lumpur
Penurunan kadar lumpur yang dilakukan dengan pengolahan fisik
yang terdiri dari salah satu atau kombinasi unit – unit berikut :
1. Pengentalan lumpur (Sludge Thickener)
2. Pengeringan lumpur (Sludge Drying Bed)
Pengolahan Kimia
Pengolahan kimia untuk air yang dapat dilakukan pada pengolahan
air buangan industri adalah koagulasi – flokulasi, netralisasi, adsorbsi, dan
desinfeksi. Pengolahan ini menggunakan zat – zat kimia sebagai pembantu
yang bertujuan untuk menghilangkan partikel – partikel yang tidah mudah
mengendap (koloid), logam berat dan zat organik beracun.
Pengolahan Biologi
Pengolahan biologi
adalah pengolahan air limbah dengan
memanfaatkan aktivitas biologi (aktivitas mikroorganisme) dengan tujuan
menyisihkan bahan pencemar dalam air limbah. Proses pengolahan biologi
adalah penurunan bahan organik terlarut dan koloid dalam air limbah
menjadi serat – serat sel biologi (berupa endapan lumpur), kemudian
diendapkan pada bak sedimentasi. Proses ini dapat berlangsung secara
aerob (dengan bantuan oksigen) maupun anaerob (tidak dengan bantuan
oksigen).
34
Universitas Sumatera Utara
D.
Cara Kerja IPAL
a. Pompa Air Baku (Raw water pump)
Pompa air baku yang digunakan jenis setrifugal dengan kapasitas
maksimum yang dibutuhkan untuk unit pengolahan (daya tarik minimal 9
meter dan daya dorong 40 meter). Air baku yang dipompa berasal dari bak
akhir dari proses pengendapan pada hasil buangan limbah industri pelapisan
logam.
b. Pompa Dosing (Dosing pump)
Merupakan peralatan untuk mengijeksi bahan kimia (ferrosulfat dan
PAC) dengan pengaturan laju alir dan konsentrasi tertentu untuk mengatur
dosis bahan kimia tersebut. Tujuan dari pemberian bahan kimia ini adalah
sebagai oksidator.
c. Pencampur Statik (Static mixer)
Dalam peralatan ini bahan-bahan kimia dicampur sampai homogen
dengan kecepatan pengadukan tertentu untuk menghindari pecah flok.
d. Bak Koagulasi-Flokulasi
Dalam unit ini terjadi pemisahan padatan tersuspensi yang
terkumpul dalam bentuk-bentuk flok dan mengendap, sedangkan air
mengalir overflow menuju proses berikutnya.
35
Universitas Sumatera Utara
e. Pompa Filter
Pompa yang digunakan mirip dengan pompa air baku. Pompa ini
harus dapat melalui saringan multimedia, saringan karbon aktif, dan
saringan penukar ion.
f. Saringan Multimedia
Air dari bak koagulasi-flokulasi dipompa masuk ke unit
penyaringan multimedia dengan tekanan maksimum sekitar 4 Bar. Unit ini
berfungsi menyaring partikel kasar yang berasal dari air olahan. Unit filter
berbentuk silinder dan terbuat dari bahan fiberglas. Unit ini dilengkapi
dengan keran multi purpose (multiport), sehingga untuk proses pencucian
balik dapat dilakukan dengan sangat sederhana, yaitu dengan hanya
memutar keran tersebut sesuai dengan petunjuknya. Tinggi filter ini
mencapai 120 cm dan berdiameter 30 cm. Media penyaring yang digunakan
berupa pasir silika dan mangan zeolit. Unit filter ini juga didisain secara
khusus,
sehingga
memudahkan
dalam
hal
pengoperasiannya
dan
pemeliharaannya. Dengan menggunakan unit ini, maka kadar besi dan
mangan, serta beberapa logam-logam lain yang masih terlarut dalam air
dapat dikurangi sampai sesuai dengan kandungan yang diperbolehkan
untuk air minum.
g. Saringan Karbon Aktif
Unit ini khusus digunakan untuk penghilang bau, warna, logam
berat dan pengotor-pengotor organik lainnya. Ukuran dan bentuk unit ini
sama dengan unit penyaring lainnya. Media penyaring yang digunakan
36
Universitas Sumatera Utara
adalah karbon aktif granular atau butiran dengan ukuran 1 – 2,5 mm atau
resin sintetis, serta menggunakan juga media pendukung berupa pasir silika
pada bagian dasar.
h. Saringan Penukar Ion
Pada proses pertukaran ion, kalsium dan magnesium ditukardengan
sodium. Pertukaran ini berlangsung dengan cara melewatkan air sadah ke
dalam unggun butiran yang terbuat dari bahan yang mempunyai
kemampuan menukarkan ion. Bahan penukar ion pada awalnya
menggunakan bahan yang berasal dari alam yaitu greensand yang biasa
disebut zeolit, Agar lebih efektif Bahan greensand diproses terlebih dahulu.
Disamping itu digunakan zeolit sintetis yang terbuat dari sulphonated coals
dan condentation polymer. Pada saat ini bahan-bahan tersebut sudah diganti
dengan bahan yang lebih efektif yang disebut resin penukar ion. Resin
penukar ion umumnya terbuat dari partikel cross-linked polystyrene.
Apabila resin telah jenuh maka resin tersebut perlu diregenerasi. Proses
regenerasi dilakukan dengan cara melewatkan larutan garam dapur pekat ke
dalam unggun resin yang telah jenuh. Pada proses regenerasi terjadi reaksi
sebaliknya yaitu kalsium dan magnesium dilepaskan dari resin, digantikan
dengan sodium dari larutan garam.
i. Sistem Jaringan Perpipaan
Sistem jaringan perpipaan terdiri dari empat bagian, yaitu jaringan
inlet (air masuk), jaringan outlet (air hasil olahan), jaringan bahan kimia
dari pompa dosing dan jaringan pipa pembuangan air pencucian. Sistem
37
Universitas Sumatera Utara
jaringan ini dilengkapi dengan keran-keran sesuai dengan ukuran
perpipaan. Diameter yang dipakai sebagian besar adalah 1” dan
pembuangan dari bak koagulasi-flokulasi sebesar 2“. Bahan pipa PVC
tahan tekan.
38
Universitas Sumatera Utara
2.1. Umum
Air mempunyai peranan yang sangat penting dalam kehidupan manusia dan
makhluk lainnya di alam ini. Tidak ada satupun kehidupan di dunia ini yang tidak
membutuhkan air. Air merupakan hal pokok bagi konsumsi manusia dan
telah menjadi salah satu kekayaan yang sangat penting. Pengaruh air sangat luas
bagi kehidupan, bukan hanya untuk makan dan minum. Dalam buku karangan
Hefni Efendi kata pengaruh dapat dapat diartikan sebagai dampak atau manfaat
sedangkan air adalah sumber daya alam yang dapat diperbaharui dan kehidupan
adalah dimana terdapat sekelompok mahluk hidup yang tinggal di bumi ini
dengan menjalani interaksi antara mahluk hidup satu dengan yang lainnya. Jadi
yang dimaksud pengaruh air bagi kehidupan manusia adalah dampak atau manfaat
air bagi kehidupan manusia yang membantu manusia untuk melakukan
aktivitasnya dan untuk memenuhi kebutuhan hidup manusia.
2.2. Sumber Air Baku
Sumber air baku bagi suatu penyediaan air bersih sangat penting, karena
selain kuantitas harus mencukupi juga dari segi kualitas yang akan berpengaruh
terhadap proses
pengolahan. Disamping itu
letak
sumber air
dapat
mempengaruhi bentuk jaringan transmisi, distribusi dan sebagainya. Secara umum
sumber air baku dapat dikategorikan sebagai berikut:
8
Universitas Sumatera Utara
A. Air Hujan
Air hujan adalah uap air yang sudah mengalami kondensasi, kemudian
jatuh ke bumi berbentuk air. Air hujan juga merupakan sumber air baku
untuk keperluan rumah tangga, pertanian, dan lain-lain. Air hujan dapat
diperoleh dengan cara penampungan, air hujan dari atap rumah
dialirkan ke tempat penampungan yang kemudian dapat dipergunakan
untuk keperluan rumah tangga.
B. Air Permukaan
Air permukaan adalah air hujan yang mengalir di permukaan bumi.
Pada umumnya air permukaan ini akan mendapat pengotoran selama
pengalirannya, misalnya: oleh lumpur, batang-batang kayu, daundaun, limbah industri kota dan sebagainya.
C. Air Rawa atau Danau
Kebanyakan dari air rawa ini berwarna, hal ini disebabkan oleh adanya
zat-zat organis yang telah membusuk, misalnya: asam humus yang
dalam air menyebabkan warna kuning kecoklatan. Dengan adanya
pembusukan kadar zat organis tinggi, maka umumnya kadar Fe dan
Mn akan tinggi pula. Jadi untuk pengambilan air sebaiknya pada
kedalaman tertentu agar endapan-endapan Fe dan Mn tidak terbawa,
begitu juga dengan lumut yang ada pada permukaan rawa.
D. Air Sungai
Dalam penggunaannya sebagai air minum harus mengalami suatu
pengolahan yang sempurna, mengingat bahwa air sungai ini pada
umumnya mempunyai derajat pengotoran yang tinggi sekali. Debit
yang tersedia untuk memenuhi kebutuhan air bersih pada dapat
9
Universitas Sumatera Utara
mencukupi.
E. Air Tanah
Air tanah adalah air yang berasal dari curah hujan yang kemudian
mengalami infiltrasi dan perkolasi. Infiltrasi adalah meresapnya air ke
dalam permukaan tanah. Air yang telah meresap ke dalam tanah, akan
terus bergerak ke bawah yaitu ke dalam profil tanah hingga menemui
lapisan tanah yang kedap air sehingga air akan terkumpul sebagai air
tanah. Pergerakan air menuju lapisan tanah yang lebih dalam inilah
yang disebut sebagai perkolasi.
F. Mata Air
Adalah air tanah yang keluar dengan sendirinya ke permukaan tanah.
Mata air yang berasal dari tanah dalam, hampir tidak terpengaruh oleh
musim dan kuantitas maupun kualitasnya sama dengan keadaan air
tanah dalam. Berdasarkan tempat munculnya ke permukaan tanah,
mata air terbagi atas rembesan dan umbul. Rembesan terjadi di mana
air keluar melalui lereng-lereng sedangkan umbul terjadi di mana air
keluar ke permukaan pada suatu dataran.
G. Air Laut
Dua per tiga dari luas permukaan bumi merupakan lautan. Namun
jumlah yang besar ini tidak membuat air laut dapat dengan mudah
dimanfaatkan sebagai air baku untuk penyediaan air bersih. Air laut
mempunyai sifat yang asin karena mengandung garam NaCl. Kadar
NaCl dalam air laut adalah 3%. Teknologi pengolahan air laut menjadi
air bersih yang siap konsumsi biasa dilakukan oleh negara-negara
dengan kemampuan ekonomi yang tinggi dan pada umumnya memiliki
10
Universitas Sumatera Utara
sumber daya air yang ada terbatas.
2.3. Kebutuhan Air Bersih
Faktor – faktor yang mempengaruhi kebutuhan air bersih, yaitu:
A. Iklim
Iklim yang panas akan menyebabkan kebutuhan air meningkat,
terutama untuk mandi dan menyiram tanaman, dibandingkan pada
iklim lembab. Sedangkan pada iklim yang sangat dingin, air dialirkan
untuk menghindari bekunya pipa distribusi.
B. Karakteristik Penduduk
Karakteristik
penduduk
sangat
dipengaruhi
tingkat
ekonomi
masyarakat. Pada masyarakat ekonomi menengah keatas, penggunaan
air sangat besar bahkan sangat boros, sedangkan masyarakat ekonomi
menengah kebawah penggunaan air sedikit berhemat.
C. Masalah Lingkungan Hidup
Penggunaan air yang berlebihan menyebabkan berkembangnya
teknologi yang menyebabkan pengurangan jumlah air.
D. Industri dan Perdagangan
Pada kawasan sentral industri dan bisnis lebih banyak membutuhkan
air dibanding daerah lainnya. Hal ini disebabkan pegunungan air pada
kawasan ini untuk proses industri selain kebutuhan rumah tangga. Hal
ini berarti lebih banyak dibutuhkan air dibanding daerah lainnya.
E. Iuran dan meteran
Iuran dan meteran dalam hal ini terkait dengan harga air. Harga air
yang mahal akan berakibat kosumen berusaha untuk berhemat dan
11
Universitas Sumatera Utara
bahkan berusaha membangun instalasi sendiri. Sedangkan harga air
yang murah mengakibatkan masyarakat cenderung boros air.
F. Ukuran wilayah
Wilayah yang besar akan menggunakan air yang sangat besar dibanding
wilayah yang kecil. Hal ini sangat di pengaruhi besarnya konsumenpada
daerah tersebut.
G. Kebutuhan konvermasi alam
Musim kering
menghemat
yang lama mengakibatkan masyarakat berusaha
penggunaan air.
Instalasi
terkait
akan berusaha
menyediakan cadangan air untuk mengantisipasi
kekurangan air.
Kebiasaan ini akan berlanjut manakala musim hujan telah tiba.
Kebiasaan masyarakat ini akan berlangsung sepanjang tahun.
Pada umumnya kebutuhan air untuk berbagai macam tujuan dapat dibagi dalam:
1. Kebutuhan domestik,
Kebutuhan domestik adalah kebtuhan air bersih untuk pemenuhan
kegiatan sehari-hari atau rumah tangga seperti : untuk minum, memasak,
kesehatan individu (mandi cuci dan sebagainya, menyiram tanaman,
halaman, pengangkutan air buangan (buangan dapur dan toilet).
2. Kebutuhan Non-Domestik,
Kebutuhan non-domestik adalah kebutuhan air bersih yang digunakan
untuk beberapa kegiatan seperti :
Kebutuhan institusional.
merupakan kebutuhan air bersih untuk kegiatan perkantoran dan
12
Universitas Sumatera Utara
tempat pendidikan atau sekolah.
Kebutuhan komersial dan industri.
merupakan kebutuhan air bersih untuk kegiatan hotel, pasar,
pertokoan, restoran. Sedangkan kebutuhan air bersih untuk industry
biasanya digunakan untuk air pendingin, air pada boiler untuk
pemanas, bahan baku proses.
Kebutuhan fasilitas umum.
merupakan kebutuhan air bersih untuk kegiatan tempat-tempat
ibadah, rekreasi, terminal.
Dilihat dari pengertiannya air baku adalah air yang digunakan untuk kepentingan
manusia sehari-hari. Data-data yang mempengaruhi neraca air baku:
1. Hubungan debit andalan 20 % terkering dengan jumlah penduduk yang
dapat dilayani
2. Kebutuhan air baku untuk penduduk / liter / hari
3. Kebutuhan air baku untuk penduduk dan atau hewan.
Menurut Ditjen Cipta Karya (2002) standar kebutuhan air ada 2 (dua)
macam yaitu:
1. Standar kebutuhan air domestik
Standar kebutuhan air domestik yaitu kebutuhan air yang digunakan
pada tempat-tempat
hunian
pribadi
untuk
memenuhi
keperluan
sehari-hari seperti; memasak, minum, mencuci dan keperluan rumah
tangga lainnya. Satuan yang dipakai adalah liter/orang/hari.
13
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2. 1 Penentuan Tingkat Layanan Air Baku
Jumlah penduduk
(jiwa)
> 1.000.000
500.000 - 1.000.000
100.000 - 500.000
20.000 - 100.000
10.000 - 20.000
< 10.000
Tingkat Pelayanan
(liter/orang/hari)
120
100
90
80
60
30
Sumber : Dirjen Cipta Karya
2. Standar kebutuhan air non domestik
Standar kebutuhan air non domestik adalah kebutuhan air bersih diluar
keperluan rumah tangga. Kebutuhan air non domestik antara lain:
a) Penggunaan komersil dan industri
yaitu penggunaan air oleh badan-badan komersil dan industri.
Penggunaan air = Volume air : Satuan produk
Penetapan baku mutu limbah cair melalui debit limbah cair maksimum
didasarkan pada tingkat produksi bulanan yang sebenarnya. Digunakan rumus
sebagai berikut:
DM = Dm x Pb ........................................................................... (2.1)
Dimana:
DM
= Debit limbah cair maksimum yang diperbolehkan bagi setiap limbah
industri yang bersangkutan, dinyatakan dalam m 3/Bulan.
Dm
= Debit limbah cair maksimum, dinyatakan m3 limbah cair persatuan
produk.
Pb
= Produksi sebenarnya dalam sebulan dalam satuan produk untuk jenis
industri yang bersangkutan.
14
Universitas Sumatera Utara
Debit limbah cair yang sebenarnya dihitung dengan cara sebagai berikut:
DA = Dp x H ............................................................................. (2.2)
Keterangan:
DA
= debit limbah cair yang sebenarnya, dinyatakan dalam m3/bulan
Dp
= hasil pengukuran debit limbah cair, dinyatakan dalam m 3/hari
H
= jumlah hari kerja pada bulan yang bersangkutan
b) Penetapan baku mutu limbah cair melalui penetapan pencemaran maksimum
didasarkan pada jumlah unsur pencemar yang terkandung dalam aliran
limbah. Digunakan perhitungan sebagai berikut:
BPM = (CM) x DM x f.............................................................. (2.3)
Keterangan:
BPM = Beban Pencemaran Maksimum per satuan produk, dinyatakan
dalam kg parameter per satuan produk
(CM)j = kadar maksimum unsur pencemar j, dinyatakan dalam mg/l
DM
= debit limbah cair maksimum sesuai dengan jenis industri yang
bersangkutan, dinyatakan dalam m 3 limbah cair per satuan produk
= faktor konversi = 1 kg/1.000.000 mg x 1000 l/m 3
f
Beban
pencemaran
maksimum
sebenarnya
dihitung dengan cara
sebagai berikut:
BPA = (CA)j x DA/Pb x f ......................................................... (2.4)
Keterangan:
BPA
= beban pencemaran sebenarnya, dinyatakan dalam kg parameter per
satuan produk
(CA)j = kadar sebenarnya unsur pencemar j, dinyatakan dalam mg/l
15
Universitas Sumatera Utara
DA
= debit limbah cair sebenarnya, dinyatakan dalam m 3/bulan
Pb
= Produksi sebenarnya dalam sebulan, dinyatakan dalam satuan
produk untuk jenis industri yang bersangkutan
f
= faktor konversi = 1/1000
c) Penetapan beban pencemaran maksimum perhari digunakan perhitungan
sebagai berikut:
BPMi = BPM x Pb/H ................................................................ (2.5)
Keterangan:
BPMi = Beban pencemaran maksimum perhari yang diperbolehkan bagi
jenis industri yang bersangkutan, dinyatakan dalam kg
parameter per hari
Pb
= Produksi sebenarnya dalam sebulan, dinyatakan dalam satuan
produk untuk jenis industri yang bersangkutan.
Beban pencemaran maksimum sebenarnya dihitung dengan cara sebagai
berikut:
BPAi = (CA)j x Dp x f .............................................................. (2.6)
Keterangan :
BPAi = Beban pencemaran per hari yang sebenarnya, dinyatakan dalam
kg parameter per hari
(CA) = Kadar sebenarnya unsur pencemar j, dinyatakan dalam mg/l
Dp
= Hasil pengukuran debit limbah cair, dinyatakan dalam m3/hari
f
= faktor konversi = 1/1000
d) Penggunaan umum
Yaitu penggunaan
air
untuk
bangunan-bangunan
pemerintah, rumah
16
Universitas Sumatera Utara
sakit, sekolah-sekolah dan tempat-tempat ibadah.
Kebutuhan air non domestik untuk kota dapat dibagi dalam beberapa
kategori antara lain :
Kota kategori I (Metro)
Kota kategori II (Kota besar)
Kota kategori III (Kota sedang)
Kota kategori IV (Kota kecil)
Kota kategori V (Desa)
Tabel 2. 2 Kategori kebutuhan air non-domestik
KATEGORI KOTA BERDASARKAN JUMLAH JIWA
NO
URAIAN
>1.000.000
500.000
S/D
1.000.000
100.000
S/D
500.000
20.000
S/D
100.000
750
• Waktu pengadukan (detik)
• Nilai G/detik
25
Universitas Sumatera Utara
2.6.2 Kriteria perencanaan unit flokulasi (pengaduk lambat)
Kriteria perencanaan untuk unit flokulasi (pengaduk lambat) dapat dilihat
pada Tabel 2 berikut:
Tabel 2. 10 Kriteria perencanaan unit flokulasi (pengaduk lambat)
Kriteria umum
Flokulator
hidrolis
Flokulator mekanis
sumbu
Sumbu
horizontal
vertikal
dengan pedal dengan bilah
Flokulator
clarifier
60 (menurun)
60 (menurun) –
70 (menurun)
–5
10
– 10
100 – 10
Waktu tinggal (menit)
30 – 45
30 – 40
20 – 40
20 – 100
Tahap flokulasi(buah)
6 – 10
Bukaan pintu/
Pengendalian energy
3–6
Kecepatan
putaran
2–4
Kecepatan
putaran
1
Kecepatan
aliran air
sekat
G (gradien kecepatan)
1/detik
Kecepatan aliran
max.(m/det)
0,9
0,9
1,8 – 2,7
1,5 – 0,5
Luas bilah/pedal
dibandingkan luas bak
(%)
--
5 – 20
0,1 – 0,2
-
Kecepatan perputaran
sumbu (rpm)
--
1–5
8 – 25
2–4 *
Tinggi (m)
Keterangan: * termasuk ruang sludge blanket
2.6.3 Kriteria perencanaan unit flotasi (pengapungan)
Kriteria perencanaan untuk unit flotasi (pengapungan) dapat dilihat pada Tabel 3
berikut:
26
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2. 11 Kriteria perencanaan unit flotasi (pengapungan)
Proses
Flotasi untuk
pemisahan
Lemak
Flotasi
mekanik
Aliran
udara
(N.L/m3
air)
Ukuran
gelembung
Input tenaga
(Watt
jam/m3)
Waktu
detensi
(menit)
100 – 400
2 – 5 mm
5 – 10
5 – 15
10 – 30
10.000
0,2 – 2 mm
60 – 120
4 – 16
-
40 – 80
20 – 40
bersamaan
dengan
flokulasi
3 – 10
Disolved Air
Flotation
Beban
hidrolik
permukaan
(m/jam)
15 – 50
40 – 70 μm
27
Universitas Sumatera Utara
2.7. Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL)
Lingkungan yang bersih bebas dari segala polusi dan kotoran
merupakan dambaan setiap orang. Namun pesatnya perkembangan di
segala bidang membawa akibat atau dampak pada lingkungan yaitu
LIMBAH.
Limbah pada umumnya terbagi tiga yaitu :
1. Limbah padat ( solid wastes )
2. Limbah cair ( liquid wastes )
3. Limbah gas ( gaseous wastes )
Ketiga limbah tersebut akan sangat mengganggu dan membawa
dampak yang buruk bagi lingkungan. Adapun dampak atau efek samping
dari limbah tersebut dapat berupa
1.
Membahayakan kesehatan manusia.
2.
Dapat merusak dan membunuh kehidupan / lingkungan .
3.
Dapat merusak keindahan dan pemandangan.
Pengetahuan mengenai karakteristik air buangan baik kuantitas
maupun kualitasnya adalah suatu hal yang perlu dipahami dalam
merencanakan suatu unit pengolahan limbah air buangan. Kualitas air
buangan dibedakan atas tiga karakteristik, yaitu :
28
Universitas Sumatera Utara
1. Karakteristik fisik.
Parameter yang termasuk dalam kategori ini adalah solid ( zat padat
), temperatur, warna, bau.
2. Karakteristik kimia
Terbagi dalam tiga kategori : zat organik, zat anorganik dan gas – gas.
Polusi zat organik biasanya dinyatakan dalam BOD (Biological Oxygen Demand)
dan COD (Chemical Oxygen Demand ).
3. Karakteristik Biologi
Merupakan banyaknya mikroorganisme yang terdapat dalam air
limbah tersebut, seperti : bakteri, algae, virus, fungi. Sifat biologis ini perlu
diketahui dalam kaitannya untuk mengetahui tingkat pencemar air limbah
sebelum dibuang ke badan air penerima.
Bahan polutan yang terkandung di dalam air buangan secara umum dapat
diklasifikasikan dalam tiga kategori, yaitu bahan terapung, bahan
tersuspensi dan bahan terlarut. Selain dari tiga kategori tersebut, masih ada
lainnya yaitu panas, warna, rasa, bau dan radioaktif. Menurut sifatnya tiga
kategori bahan polutan tersebut dapat dibedakan sebagai yang mudah
terurai secara biologi (biodegradable) dan tidak mudah terurai secara
biologi (non biodegradable).
Dampak terhadap badan air, limbah industri dapat diklasifikasikan
sebagai berikut :
29
Universitas Sumatera Utara
Suhu
Setiap organisme mempunyai suhu minimum, optimum dan
maksimum untuk hidupnya dan mempunyai kemempuan menyesuaikan diri
sampai batas tertentu. Suhu air mempunyai pengaruh yang besar dalam
proses pertukaran zat atau metabolisme dari makhluk hidup. Selain itu suhu
juga berpengaruh terhadap kadar oksigen terlarut dalam air. Semakin tinggi
temperatur suatu perairan, semakin cepat pula perairan tersebut mengalami
kejenuhan. Suhu air untuk budidaya ikan berkisar antara 25 – 300C.
pH
Efek polutan bersifat asam terhadap kehidupan ikan dapat
mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangbiakan. Batas minimum air
tawar pada umumnya adalah pada pH 4 dan batas maksimum pada pH11.
Oksigen terlarut (DO)
Kadar DO merupakan salah satu parameter kualitas air yang penting
bagi kelangsungan hidup dan pertumbuhan ikan. Ikan memerlukan oksigen
dalam bentuk oksigen terlarut. Oksigen terlarut dipengaruhi oleh suhu, pH
dan karbondioksida. Air kolam yang mengandung konsentrasi oksigen
terlaut yang rendah akan mempengaruhi kesehatan ikan, karena ikan lebih
mudah terserang penyakit atau parasit. Bila konsentrasi oksigen terlarut
dibawah 4 – 5 mg/l maka ikan tidak mau makan dan tidak berkembang
dengan baik. Bila konsentrasi oksigen terlarut tetap sebesar 3 atau 4 mg/l
30
Universitas Sumatera Utara
untuk jangka waktu yang lama maka ikan akan menghentikan makan dan
pertumbuhannya terhenti. Kadar oksigen 0,2 – 0,8 mg/l merupakan
konsentrasi yang dapat mematikan ikan gurameh.
Zat organik terlarut (BOD)
Zat organik terlarut menyebabkan menurunnya kadar oksigen
terlarut di badan air, sehingga badan air tersebut mengalami kekurangan
oksigen yang sangat diperlukan oleh kehidupan air dan menyebabkan
menurunnya kualitas badan air tersebut.
COD (Chemical Oxygen Demand)
COD diperlukan untuk menentukan kekuatan pencemaran suatu
limbah dengan mengukur jumlah oksigen untuk mengoksidasi zat – zat
organik yang terdapat pada air limbah tersebut. COD adalah ukuran dari
jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi kimia bahan – bahan
organik perairan. COD juga dikatakan sebagai jumlah oksigen yang
dikonsumsi.
Mengingat sifat – sifat limbah sedemikian kompleksnya maka cara
pengolahannya harus disesuaikan dengan sifat – sifat limbah yang
bersangkutan, harus dilakukan survei, analisis contoh limbah dan yang
paling penting adalah dilakukan percobaan dalam skala laboratorium untuk
menentukan parameter yang akan digunakan sebagai kriteria perencanaan.
Proses pengolahan air limbah merupakan proses tiruan dari proses self
purification, yaitu proses pemurnian kembali pada badan air yang terkena
buangan limbah tanpa pengolahan/bantuan manusia, dimana selama
31
Universitas Sumatera Utara
prosesnya meliputi tahapan – tahapan perbaikan kualitas air yang terdiri
dari empat zone, yaitu dimulai dari zone degradasi, zone pengurai aktif,
zone perbaikan dan zone normal yang waktunya dipersingkat.
Penyingkatan waktu tersebut dapat dilakukan dengan cara melalui
pengolahan limbah. Unsur – unsur yang tidak dikehendaki kehadirannya
dalam air limbah dapat dihilangkan dengan cara fisik, kimia, dan biologi.
Cara pengolahan secara fisik disebut unit operasi. Sedangkan pengolahan
dengan mempergunakan zat – zat kimia atau aktivitas biologi disebut unit
proses. Pengolahan fisik sering disebut pengolahan primer dengan maksud
untuk mereduksi zat padat tersusupensi dan tergantung dari waktu tinggal
dalam bak pengendapan. Pengolahan kimia sering disebut pengolahan
sekunder yang bertujuan untuk mengendapkan partikel yang mudah
mengendap. Pengolahan biologi sering pula disebut pengolahan sekunder
dengan tujuan untuk mengurangi kandungan bahan organik dalam limbah
cair (BOD).
B.
Pengolahan air limbah
Pengolahan Fisik
Pada umumnya sebelum dilakukan pengolahan lanjutan terhadap air
buangan diinginkan agar bahan – bahan tersusupensi berukuran besar dan
ang mudah mengendap atau bahan – bahan yang terapung disisihkan
terlebih dahulu. Metode – metode pengolahan secara fisik meliputi
penyaringan, pengendapan, pengapungan, pengadukan dan pengeringan
lumpur.
32
Universitas Sumatera Utara
1. Screen (Penyaringan)
Fungsinya adalah untuk menahan benda- benda kasar seperti
sampah dan benda- benda terapung lainnya.
2. Equalisasi
Karakteristik air buangan dari industri seringkali tidak konstan,
misalnya unsur – unsur pH, warna, BOD dan sebagainya. Hal ini akan
menyulitkan dalam pengoperasian suatu instalasi pengolahan air limbah,
sehingga dibuat suatu sistem equalisasi sebelum air limbah tersebut diolah.
3. Sedimentasi (Pengendapan)
Proses Pengendapan adalah pengambilan partikel – partikel
tersuspensi yang terjadi bila air diam atau mengalir secara lambat melalui
bak. Partikel – partikel ini akan terkumpul pada dasar kolam, membentuk
suatu lapisan lumpur. Air yang mencapai outlet tangki akan berada dalam
kondisi yang jernih. Proses pengendapan yang terjadi dalam suatu bak
pengendapan merupakan unit utama pada pengolahan fisik. Ada dua
macam bak pengendapan yaitu bak pengendapan dengan arah aliran
horizontal dan aliran vertikal.
4. Mixing dan Stiring (Pencampuran dan pengadukan)
Mixing adalah pencampuran dua zat atau lebih membentuk
campuran yang homogen. Stiring adalah pengadukan campuran homogen
hasil mixing sehingga terjadi proses penggumpalan dari zat – zat yang ingin
dipisahkan dari air.
33
Universitas Sumatera Utara
5. Pengeringan lumpur
Penurunan kadar lumpur yang dilakukan dengan pengolahan fisik
yang terdiri dari salah satu atau kombinasi unit – unit berikut :
1. Pengentalan lumpur (Sludge Thickener)
2. Pengeringan lumpur (Sludge Drying Bed)
Pengolahan Kimia
Pengolahan kimia untuk air yang dapat dilakukan pada pengolahan
air buangan industri adalah koagulasi – flokulasi, netralisasi, adsorbsi, dan
desinfeksi. Pengolahan ini menggunakan zat – zat kimia sebagai pembantu
yang bertujuan untuk menghilangkan partikel – partikel yang tidah mudah
mengendap (koloid), logam berat dan zat organik beracun.
Pengolahan Biologi
Pengolahan biologi
adalah pengolahan air limbah dengan
memanfaatkan aktivitas biologi (aktivitas mikroorganisme) dengan tujuan
menyisihkan bahan pencemar dalam air limbah. Proses pengolahan biologi
adalah penurunan bahan organik terlarut dan koloid dalam air limbah
menjadi serat – serat sel biologi (berupa endapan lumpur), kemudian
diendapkan pada bak sedimentasi. Proses ini dapat berlangsung secara
aerob (dengan bantuan oksigen) maupun anaerob (tidak dengan bantuan
oksigen).
34
Universitas Sumatera Utara
D.
Cara Kerja IPAL
a. Pompa Air Baku (Raw water pump)
Pompa air baku yang digunakan jenis setrifugal dengan kapasitas
maksimum yang dibutuhkan untuk unit pengolahan (daya tarik minimal 9
meter dan daya dorong 40 meter). Air baku yang dipompa berasal dari bak
akhir dari proses pengendapan pada hasil buangan limbah industri pelapisan
logam.
b. Pompa Dosing (Dosing pump)
Merupakan peralatan untuk mengijeksi bahan kimia (ferrosulfat dan
PAC) dengan pengaturan laju alir dan konsentrasi tertentu untuk mengatur
dosis bahan kimia tersebut. Tujuan dari pemberian bahan kimia ini adalah
sebagai oksidator.
c. Pencampur Statik (Static mixer)
Dalam peralatan ini bahan-bahan kimia dicampur sampai homogen
dengan kecepatan pengadukan tertentu untuk menghindari pecah flok.
d. Bak Koagulasi-Flokulasi
Dalam unit ini terjadi pemisahan padatan tersuspensi yang
terkumpul dalam bentuk-bentuk flok dan mengendap, sedangkan air
mengalir overflow menuju proses berikutnya.
35
Universitas Sumatera Utara
e. Pompa Filter
Pompa yang digunakan mirip dengan pompa air baku. Pompa ini
harus dapat melalui saringan multimedia, saringan karbon aktif, dan
saringan penukar ion.
f. Saringan Multimedia
Air dari bak koagulasi-flokulasi dipompa masuk ke unit
penyaringan multimedia dengan tekanan maksimum sekitar 4 Bar. Unit ini
berfungsi menyaring partikel kasar yang berasal dari air olahan. Unit filter
berbentuk silinder dan terbuat dari bahan fiberglas. Unit ini dilengkapi
dengan keran multi purpose (multiport), sehingga untuk proses pencucian
balik dapat dilakukan dengan sangat sederhana, yaitu dengan hanya
memutar keran tersebut sesuai dengan petunjuknya. Tinggi filter ini
mencapai 120 cm dan berdiameter 30 cm. Media penyaring yang digunakan
berupa pasir silika dan mangan zeolit. Unit filter ini juga didisain secara
khusus,
sehingga
memudahkan
dalam
hal
pengoperasiannya
dan
pemeliharaannya. Dengan menggunakan unit ini, maka kadar besi dan
mangan, serta beberapa logam-logam lain yang masih terlarut dalam air
dapat dikurangi sampai sesuai dengan kandungan yang diperbolehkan
untuk air minum.
g. Saringan Karbon Aktif
Unit ini khusus digunakan untuk penghilang bau, warna, logam
berat dan pengotor-pengotor organik lainnya. Ukuran dan bentuk unit ini
sama dengan unit penyaring lainnya. Media penyaring yang digunakan
36
Universitas Sumatera Utara
adalah karbon aktif granular atau butiran dengan ukuran 1 – 2,5 mm atau
resin sintetis, serta menggunakan juga media pendukung berupa pasir silika
pada bagian dasar.
h. Saringan Penukar Ion
Pada proses pertukaran ion, kalsium dan magnesium ditukardengan
sodium. Pertukaran ini berlangsung dengan cara melewatkan air sadah ke
dalam unggun butiran yang terbuat dari bahan yang mempunyai
kemampuan menukarkan ion. Bahan penukar ion pada awalnya
menggunakan bahan yang berasal dari alam yaitu greensand yang biasa
disebut zeolit, Agar lebih efektif Bahan greensand diproses terlebih dahulu.
Disamping itu digunakan zeolit sintetis yang terbuat dari sulphonated coals
dan condentation polymer. Pada saat ini bahan-bahan tersebut sudah diganti
dengan bahan yang lebih efektif yang disebut resin penukar ion. Resin
penukar ion umumnya terbuat dari partikel cross-linked polystyrene.
Apabila resin telah jenuh maka resin tersebut perlu diregenerasi. Proses
regenerasi dilakukan dengan cara melewatkan larutan garam dapur pekat ke
dalam unggun resin yang telah jenuh. Pada proses regenerasi terjadi reaksi
sebaliknya yaitu kalsium dan magnesium dilepaskan dari resin, digantikan
dengan sodium dari larutan garam.
i. Sistem Jaringan Perpipaan
Sistem jaringan perpipaan terdiri dari empat bagian, yaitu jaringan
inlet (air masuk), jaringan outlet (air hasil olahan), jaringan bahan kimia
dari pompa dosing dan jaringan pipa pembuangan air pencucian. Sistem
37
Universitas Sumatera Utara
jaringan ini dilengkapi dengan keran-keran sesuai dengan ukuran
perpipaan. Diameter yang dipakai sebagian besar adalah 1” dan
pembuangan dari bak koagulasi-flokulasi sebesar 2“. Bahan pipa PVC
tahan tekan.
38
Universitas Sumatera Utara