II. TEKNOLOGI PENGOLAHAN AIR LIMBAH INDUSTRI

1 Pendahuluan

Laju pertumbuhan industri yang demikian pesatnya dalam upaya pemenuhan kebutuhan hidup manusia merupakan suatu kedaan yang dilematis. Perubahan-perubahan yang ditimbulkan oleh adanya aktivitas tersebut secara alami dapat merubah keadaan lingkungan saat ini. Di satu sisi perubahan ini menimbulkan aspek yang menguntungkan, namun di sisi lain akan mengakibatkan menurunnya kualitas lingkungan, yaitu sebagai akibat dari limbah yang ditimbulkan seperti limbah padat, cair maupun limbah berupa gas. Untuk menjaga kualitas lingkungan tidak menurun dan tetap dapat termanfaatkan secara berkelanjutan maka limbah-limbah industri tersebut harus dikelola/dikendalikan. Salah satu cara yang relatif kuno tetapi masih efektif digunakan adalah dengan mengolah limbah tersebut atau disebut juga sebagai “end of pipe treatment”. Meskipun upaya pengolahan limbah cair sudah lama berkembang dan merupakan konsep pengelolaan lingkungan yang kuno, namun cara ini masih banyak digunakan dan masih tetap akan diperlukan.

2 Prinsip Pengendalian & Pengolahan Limbah Cair

Pada dasarnya upaya pengendalian dan pengolahan limbah cair industri ada 2 prinsip yang dapat digunakan sebelum air limbah tersebut diolah yaitu pengurangan volume (volume reduction) dan pengurangan kadar unsur-unsur pencemar (strength reduction) limbah cair.

2.1 Volume Reduction

Upaya pengurangan limbah cair dapat dilakukan dengan beberapa cara antara lain dengan mengklasifikasikan air buangan, misalnya pemisahan air untuk proses dan air untuk pendingin (cooling water); konservasi air buangan; perubahan pada proses produksi (cleaner production); dan pemanfaatan kembali efluen sebagai air baku untuk air minum.

2.2 Strength Reduction

Pengurangan kadar unsur-unsur pencemar dapat dilakukan dengan beberap cara antara lain dengan merubah proses produksi, mengganti peralatan pabrik, dan yang cukup penting adalah proses ekualisasi air buangan. Karakteristik limbah industri yang seringkali tidak konstan dalam hal ini konsentrasi unsur-unsur pencemar, akan menyulitkan operasi suatu instalasi pengolahan limbah cair. Untuk menangani hal tersebut maka diperlukan suatu sistem ekualisasi sebelum limbah tersebut diolah. Dimensi bak ekualisasi ditentukan oleh siklus operasi proses industri. Gambar berikut merupakan ilustrasi manfaat bak ekualisasi.

Gambar 1. Ilustrasi ekualisasi sebelum dan sesudah bak ekualisasi

Pengolahan limbah cair sendiri akan melibatkan unit operasi yaitu pengolahan secara fisik dan unit proses atau pengolahan dengan mempergunakan zat-zat kimia dan aktivitas biologis. Pemilihan teknologi pengolahan limbah cair harus mempertimbangkan beberapa aspek, yaitu :

1. Karakteristik air limbah. Selain jenis-jenis unsur pencemar, hal lain yang perlu dipertimbangkan adalah bentuk dari unsur-unsur pencemar tersebut, misalnya tersuspensi, koloid, atau terlarut; biodegradibilitas dan toksisitas dari unsur pencemar tersebut.

2. Baku mutu yang harus dipenuhi. Hal ini sangat penting dan berkaitan langsung dengan tingkat pengolahan limbah cair yang diperlukan. Pertimbangan lainnya adalah kemungkinan perubahan baku mutu yang akan semakin ketat di masa akan datang.

3. Biaya dan ketersediaan lahan. Beberapa alternatif pengolahan akan muncul berdasarkan karaktersitik dari air limbah yang akan diolah, namun hanya akan ada satu alternatif yang sifatnya cost-effective.

3 Konfigurasi Pengolahan Limbah Cair

Proses pengolahan limbah cair industri pada dasarnya terdiri dari pengolahan fisik atau juga dikenal sebagai primary treatment yang apabila perlu dilanjutkan dengan pengolahan secara kimiawi. Pengolahan selanjutnya adalah pengolahan secara biologis atau yang disebut juga sebagai secondary treatment. Beberapa referensi mengklasifikasikan pengolahan secara kimiawi merupakan bagian dari secondary treatment. Untuk mendapatkan kualitas efluen yang lebih baik lagi maka dilakukan pengolahan lebih lanjut yang disebut sebagai pengolahan tertier.

Gambar 2 memperlihatkan konfigurasi dari suatu sistem pengolahan limbah cair secara lengkap termasuk didalamnya sistem pengolahan limbah padat/sludge yang dihasilkan dari pengolahan air limbah, baik itu sludge dari proses pengendapan secara kimiawi maupun sludge biologi. Dari skema tersebut terlihat manfaat dan tujuan dari masing-masing tahapan pengolahan. Pada prinsipnya, pengolahan primer bertujuan untuk menyisihkan parameter pencemar yang akan mengganggu proses-proses selanjutnya (pengolahan sekunder dan tersier). Sebagai contoh, partikel-partikel kasar yang bersifat diskrit harus disisihkan terlebih dahulu karena akan mengganggu proses flokulasi dari koloid, demikian halnya dengan partikel koloid apabila tidak disisihkan akan mengganggu proses biologi dan adsorpsi. Dalam berbagai kasus diperlukan adanya suatu advance treatment mengingat karakterisitk air limbah yang sangat spesifik.

4 Pengolahan Fisik

Unit-unit pengolahan fisik yang hingga saat ini dikenal dan dikembangkan untuk limbah cair adalah :

· Screen; untuk menyaring benda-benda kasar

· Grit Chamber; untuk memisahkan pasir

· Communitor; memcahkan fecal

· Bak pengendap pertama; mengendapkan partikel-partikel padat (suspended solid)

· Flotasi; memisahkan partikel padat dari fasa cair

· Vacum filtration; mengurangi kadar air dari lumpur

· Thickener; mengurangi kadar air dari lumpur

· Sludge drying bed; mengurangi kadar air dari lumpur

Beberapa faktor yang sangat mempengaruhi dan perlu diperhatikan dalam suatu pengolahan fisis supaya dicapai suatu efisiensi pengolahan yang maksimal adalah :

· waktu detensi/waktu tinggal; yang menggambarkan lamanya air ditahan dalam suatu unit pengolah

· Beban permukaan/surface loading; banyaknya air yang dapat ditampung oleh luas permukaan suatu unit pengolah sehingga tidak mengganggu proses yang terjadi

Terlihat bahwa pada prinsispnya pengolahan fisis ini lebih memprioritaskan pemisahan padatan dari cairan, sehingga baik padatan yang dipisahkan maupun cairan yang terpisahkan akan memerlukan penanganan lebih lanjut. Pada konfigurasi suatu instalasi pengolah limbah cair, unit pengolahan fisik pada umumnya ditempatkan pada awal pengolahan.

5 Pengolahan Kimia

Unit-unit pengolahan kimia untuk limbah cair domestik dan industri yang umumnya digunakan adalah :

· Koagulasi; proses penambahan zat penggumpal/koagulan untuk penyisihan koloid yang bermuatan negatif. Proses koagulasi ini tergantung beberapa faktor antara lain : pH, temperatur, alkalinitas, dan kandungan zat-zat yang ada di dalam air.

· Netralisasi; proses penambahan basa atau asam ke dalam suatu limbah cair yang disebabkan oleh limbah yang bersifat asam atau sebaliknya basa sehingga akan terjadi netralisasi.

· Transfer gas; memasukkan gas ke dalam air atau mengeluarkan gas dari dalam air seringkali digunakan dalam pengolahan limbah cair yang umumnya bertujuan untuk terjadinya proses oksidasi.

· Adsorpsi; proses dimana zat-zat terlarut dikumpulkan/diadsorpsi pada suatu permukaan zat padat.

· Ion exchange; suatu proses dimana ion-ino yang terdapat pada suatu media diganti oleh ion-ion lain yang akan dihilangkan konsentrasinya. Ada 2 macam: cation exchanger (pengganti ion postif) dan anion exchanger (pengganti ion negatif).

· Desinfeksi; proses pembubuhan desinfektan dalam upaya pengurangan/pembunuhan mikroorganisme yang ada atau terbawa dari pengolahan biologi.

Secara umum pengolahan kimia pada konfigurasi suatu sistem pengolah air limbah ditempatkan di antara unit pengolahan fisik dan pengolahan biologi, walaupun hal ini sifatnya tidak mengikat. Khusus untuk proses desinfeksi, unit ini selalu ditempatkan di akhir dari suatu instalasi pengolahan sesaat sebelum dibuang ke badan air penerima air limbah terolah.

6 Pengolahan Biologis

Pengolahan biologis adalah suatu proses biologis dimana zat-zat organik pada umumnya dan yang berasal dari limbah cair diuraikan oleh mikroorganisme menjadi za-zat yang lebih stabil. Pada dasarnya proses pengolahan biologis sangat tergantung pada faktor-faktor lingkungan secara umum, seperti pH, temperatur, dan juga kandungan oksigen yang terlarut dalam air limbah yang akan diolah. Pengolahan biologis yang umum digunakan pada proses pengolahan limbah cair industri ada 2 macam yaitu :

· Proses pengolahan lumpur aktif (activated sludge); terdapat berbagai macam/tipe activated sludge antara lain mixed aeration, step aeration, oxidation ditch, dll. Proses pengolahan berlangsung oleh sejumlah massa mikroorganisme dalam kondisi aerob. Mikroorganisme yang terlibat dalam proses pengolahan adalah mikroorganisme yang tersuspensi.

· Trickling filter; proses yang terjadi pada unit pengolahan biologis secara aerob ini adalah penyisihan zat-zat organik oleh mikroorganisme yang tumbeh terlekat pada suatu media pendukung.

Kedua jenis pengolahan bilogis tersebut di atas adalah pengolahan biologis secara aerob. Namun pada kondisi tertentu, misalnya pada air limbah yang mengandung COD tinggi, proses anerob akan diperlukan. Pengolahan biologis ditempatkan setelah dilakukan terlebih dahulu proses penyisihan unsur-unsur pencemar yang diperkirakan akan mengganggu berlangsungnya penguraian zat organik secara biologis, sehingga pengolahan biologis dinamakan pula sebagai bagian dari secondary treatment.

7 Pengolahan Lanjutan (Advanced Treatment)

Dalam suatu konfigurasi instalasi pengolahan limbah cair dimungkinkan untuk menempatkan suatu pengolahan lanjutan sebagai akibat adanya unsur pencemar yang spesifik dalam karakteristik limbah cairnya. Beberapa pengolahan lanjutan yang dikenal saat ini antara lain adalah microstrainer, electrochemical treatment, dan electrodialisis. Pemanfaatan teknologi pengolahan lanjutan tersebut di atas masih sangat terbatas. Disamping biaya investasi yang diperlukan masih sangat mahal, dalam pengoperasiannyapun memerlukan suatu keahlian khusus.

8 Pengolahan Limbah Cair yang Mengandung Minyak

Untuk mengurangi atau menghilangkan pengaruh negatif yang dapat ditimbulkan oleh minyak, maka diperlukan suatu pengolahan khusus untuk menangani hal tersebut. Pengolahan yang umum diterpakan adalah :

· Pemisahan (separation); proses yang identik dengan pengendapan dimana air ditahan dengan periode waktu tertentu dalam suatu reaktor sehingga diharapkan minyak yang terkandung dalam air akan mengapung dipermukaan air. Gravity separator ini hanya dapat memisahkan minyak yang bersifat non emulsi.

· Pemecahan Emulsi (Emulsi Breaking); pembubuhan zat kimia dan pengaturan pH untuk memecah emulsi menjadi free oil sehingga dapat dipisahkan dalam oil separator.

· Pengapungan (Flotasi); dapat berupa unit operasi (tanpa penambahan zat kimia) mapupun berupa unit proses dimana minyak diapungkan dengan cara menghembuskan udara ke dalam air sehingga minyak akan terapung.

Berbagai teknologi pengolahan limbah cair telah dikembangkan dengan manfaat dan tujuannya masing-masing. Sehingga, bagi para perancang sistem instalasi pengolahan limbah cair, hal yang perlu dilakukan adalah mendapatkan suatu konfigurasi yang terbaik dari berbagai alternatif pengolahan yang mungkin dengan berdasarkan karakteristik limbah cair yang ditimbulkan dari suatu kegiatan. Dalam perumusan alternatif-alternatif teknologi pengolahan yang mungkin diterapkan perlu pula dikaji tingkat efisiensi pengolahan yang diperlukan disesuaikan dengan teknologi terbaik yang tersedia baik itu teknologi proses produksi maupun teknologi pengolahan limbah cair.