Lumpur aktif dan proses oksidasi dalam pengolahan air limbah
BAB I
PENDAHULUAN
A.
Latar Belakang
Lumpur aktif (activated sludge) adalah proses pertumbuhan
mikroba tersuspensi yang pertama kali dilakukan di Ingris pada awal abad 19.
Sejak itu proses ini diadopsi seluruh dunia sebagai pengolah air limbah
domestik sekunder secara biologi. Proses ini pada dasarnya merupakan pengolahan
aerobik yang mengoksidasi material organik menjadi CO2 dan H2O,
NH4. dan sel biomassa baru. Udara disalurkan melalui pompa blower (diffused)
atau melalui aerasi mekanik. Sel mikroba membentuk flok yang akan mengendap di
tangki penjernihan (Gariel Bitton, 1994).
Anna dan Malte (1994) berpendapat keberhasilan pengolahan limbah secara
biologi dalam batas tertentu diatur oleh kemampuan bakteri untuk membentuk
flok, dengan demikian akan memudahkan pemisahan partikel dan air limbah. Lumpur
aktif adalah ekosistem yang komplek yang terdiri dari bakteri, protozoa, virus,
dan organisme-organisme lain. Lumpur aktif dicirikan oleh beberapa parameter,
antara lain, Indeks Volume Lumpur (Sludge Volume Index = SVI) dan Stirrd
Sludge Volume Index (SSVI). Perbedaan antara dua indeks tersebut tergantung
dari bentuk flok, yang diwakili oleh faktor bentuk (Shape Factor = S).
Pada kesempatan lain Anna dan Malte (1997) menyatakan bahwa proses
lumpur aktif dalam pengolahan air limbah tergantung pada pembentukan flok
lumpur aktif yang terbentuk oleh mikroorganisme (terutama bakteri), partikel
inorganik, dan polimer exoselular. Selama pengendapan flok, material yang
terdispersi, seperti sel bakteri dan flok kecil, menempel pada permukaan flok.
Pembentukan flok lumpur aktif dan penjernihan dengan pengendapan flok akibat
agregasi bakteri dan mekanisme adesi. Selanjutnya dinyatakan pula bahwa
flokulasi dan sedimentasi flok tergantung pada hypobisitas internal dan eksternal
dari flok dan material exopolimer dalam flok, dan tegangan permukaan larutan
mempengaruhi hydropobisitas lumpur granular dari reaktor lumpur anaerobik.
Frank et all (1996) mencoba menggambarkan bahwa dalam sistem pengolah
lumpur aktif baik untuk domestik maupun industri mengandung 1-5% padatan total
dan 95-99% bulk water (liqour ?). Pembuangan kelebihan lumpur merupakan
proses yang mahal, dilakukan dengan mengurangi volume lumpur melalui proses
pengepresan (dewatering). Pada bagian lain dinyatakan pula bahwa
konsentrasi besi yang tinggi konsentrasi besi yang tinggi, 70-90% dalam bentuk
Fe (III), ditemukan dalam lumpur aktif.
Akumulasi besi dapat berasal dari influent air limbah atau melalui
penambahan FeSO4 yang digunakan untuk menghilangkan fosfor. Jumlah
besi dalam lumpur aktif akan berkurang setelah memasuki kondisi anaerobik dan
mungkin berasosiasi dengan adanya aktifitas bakteri heterotrofik. Berkurangnya
fosfor dalam lumpur aktif dapat menyebabkan fosfor terlepas kedalam air. Jika
ini terjadi merupakan potensi untuk terjadinya eutrofikasi pada perairan.
BAB II
PEMBAHASAN
A. Pengertian Lumpur Aktif
Lumpur aktif (activated sludge) adalah proses pertumbuhan mikroba
tersuspensi. Proses ini pada dasarnya merupakan pengolahan aerobik yang
mengoksidasi material organik menjadi CO2 dan H2O, NH4.
dan sel biomassa baru. Proses ini menggunakan udara yang disalurkan melalui
pompa blower (diffused) atau melalui aerasi mekanik. Sel mikroba membentuk flok
yang akan mengendap di tangki penjernihan. Kemampuan bakteri dalam membentuk
flok menentukan keberhasilan pengolahan limbah secara biologi, karena akan
memudahkan pemisahan partikel dan air limbah. Lumpur aktif dicirikan oleh
beberapa parameter, antara lain, Indeks Volume Lumpur (Sludge Volume Index =
SVI) dan Stirred Sludge Volume Index (SSVI).
Perbedaan antara dua indeks tersebut tergantung dari bentuk flok, yang
diwakili oleh faktor bentuk (Shape Factor = S). Sistem pengolah lumpur aktif
baik untuk domestik maupun industri mengandung 1-5% padatan total dan 95-99%
bulk water (liqour ?). Pembuangan kelebihan lumpur dilakukan dengan mengurangi
volume lumpur melalui proses pengepresan (dewatering). Konsentrasi besi yang
tinggi konsentrasi besi yang tinggi, 70-90% dalam bentuk Fe (III), ditemukan
dalam lumpur aktif. akumulasi besi dapat berasal dari influent air limbah atau
melalui penambahan FeSO4 yang digunakan untuk menghilangkan fosfor.
Proses lumpur aktif merupakan
proses pengolahan secara biologis aerobic dengan mempertahankan jumlah massa
mikroba dalam suatu reaktor dan dalam keadaan tercampur sempurna. Suplai
oksigen adalah mutlak dari peralatan mekanis, yaitu aerator dan blower, karena
selain berfungsi untuk suplai oksigen juga dibutuhkan pengadukan yang sempurna.
Perlakuan untuk memperoleh massa mikroba yang tetap adalah dengan
melakukan resirkulasi lumpur dan pembuangan lumpur dalam jumlah
tertentu.
Pengaturan jumlah massa mikroba dalam sistem
lumpur aktif dapat dilakukan dengan baik dan relatif mudah karena pertumbuhan
mikroba dalam kondisi tersuspensi sehingga dapat terukur dengan baik melalui
analisa laboratorium. Tetapi jika dibandingkan dengan sistem sebelumnya operasi
sistem ini jauh lebih rumit. Khususnya untuk limbah industri dengan
karakteristik khusus.
Permasalahan dalam
lumpur aktif antara lain :
§ Membutuhkan energi yang besar
§ Membutuhkan operator yang terampil dan disiplin
dalam mengatur jumlah massa mikroba dalam reactor
§ Membutuhkan penanganan lumpur lebih lanjut.
B. Proses Oksidasi Dalam
Pengolahan Air Limbah
Metode pengolahan lumpur aktif (activated sludge) adalah merupakan
proses pengolahan air limbah yang memanfaatkan proses mikroorganisme tersebut. Dalam
hal ini metode lumpur aktif merupakan metode pengolahan air limbah yang paling
banyak dipergunakan, termasuk di Indonesia, hal ini mengingat metode lumpur
aktif dapat dipergunakan untuk mengolah air limbah dari berbagai jenis industri
seperti industri pangan, pulp, kertas, tekstil, bahan kimia dan obat-obatan.
Teknik Pengolahan air limbah banyak ragamnya. Salah satu dari teknik
Air limbah adalah proses lumpur aktif dengan aerasi oksigen murni.
Pengolahan ini termasuk pengolahan biologi, karena menggunakan bantuan
mikroorganisma pada proses pengolahannya.
Cara Kerja alat ini adalah sebagai berikut : Air limbah setelah
dilakukan penyaringan dan equalisasi dimasukkan kedalam bak pengendap awal
untuk menurunkan suspended solid. Air limpasan dari bak pengendap awal
dialirkan ke kolam aerasi melalui satu pipa dan dihembus dengan udara
sehingga mikroorganisma bekerja menguraikan bahan organik yang ada
di air limbah. Dari bak bak aerasi air limbah dialirkan ke bak
pengendap akhir, lumpur diendapkan, sebagian lumpur dikembalikan
ke kolam aerasi.
Keuntungannya
:
1.
Daya larut oksigen
dalam air limbah lebih besar;
2.
Efisiensi proses lebih
tinggi; dan
3.
Cocok untuk pengolahan
air limbah dengan debit kecil untuk polutan organik yang
susah terdegradasi
Kekurangannya:
1.
Diperlukan areal instalasi
pengolahan limbah yang luas, mengingat proses lumpur aktif berlangsung dalam
waktu yang lama, bisa berhari-hari,
2.
Timbulnya limbah baru, di mana
terjadi kelebihan endapan lumpur dari pertumbuhan mikroorganisme yang kemudian
menjadi limbah baru yang memerlukan proses lanjutan.
C. Pengolahan Air Limbah
Organik Dengan Proses Biologis Aerobic
Proses pengolahan air limbah
secara biologis aerobic adalah dengan memanfaatkan aktifitas mikroba aerob,
untuk menguraikan zat organik yang terdapat dalam air limbah,
menjadi zat inorganik yang stabil dan tidak memberikan dampak pencemaran
terhadap lingkungan. Mikroba aerob ini sebenarnya sudah terdapat di alam dalam
jumlah yang tidak terbatas dan selalu dapat diperoleh dengan sangat mudah.Dalam
kapasitas yang terbatas alam sendiri sudah mampu menetralisir zat organik yang
ada dalam air limbah.
Sementara itu kemampuan air dalam
menyerap oksigen di udara sangat terbatas, walaupun keberadaan oksigen di udara
tidak terbatas. Pemenuhan oksigen dapat dibantu dengan peralatan mekanis
(aerator), aliran udara bertekanan atau pertumbuhan mikrobia itu sendiri
(algae).
Mikroba yang berperan dalam proses
biologis aerobic antara lain :
§
Bakteri
§
Fungi
§
Protozoa Jenis
teknologi pengolahan air limbah
biologis aerobic, dibagi dalam kategori tata cara pemberian oksigennya dan
bentuk pertumbuhan mikrobianya.
Pemberian oksigen adalah dengan cara :
§
Alamiah
§
Mekanis
Pemberian oksigen secara alamiah, adalah
:
§
Kolam oksidasi
(oxidation pond)
§
Trickling filter
§
Intermittent sand
filter
§
Kolam tanaman.
Pemberian oksigen secara mekanis, adalah
:
§
Lumpur aktif
§
Submerged bio-filter
Bentuk pertumbuhan mikroba, adalah ;
§
Sistem pertumbuhan
tercampur ( suspended growth)
§
Sistem pertumbuhan
melekat (attached growth/immobilized growth)
Teknologi dengan pertumbuhan tercampur,
adalah :
§
Activated sludge
(lumpur aktif)
§
Aerated pond (kolam
aerasi).
Yang termasuk attached growth (
pertumbuhan melekat) adalah :
§
Trickling filter
§
RBC ( Rotating
Biological Contactor)
§
Intermittent sand
filter
§
Submerged fixed
bio-filter
§
Fluidized bed filter
§
Kolam tanamandan
Rotifera
Kolam oksidasi
Kolam oksidasi adalah bentuk reaktor
pengolahan air limbah
secara biologis aerobic yang paling sederhana. Reaktor berbentuk kolam biasa,
dari tanah yang digali dan air limbah
dimasukkan kedalamnya dengan suatu waktu tinggal tertentu (sekitar 7-10 hari.
Kedalaman kolam tidak lebih dari 1,0 m (0,4 – 1,0 m).
Pemenuhan oksigen dapat diperoleh dari :
§
Absorpsi ke permukaan
air di kolam melalui proses difusi
§
Adanya
mixing/pengadukan pada permukaan kolam akibat pengaruh angin dan Rpermukaan kolam yang cukup luas
§
Photosyntesa dari
keberadaan algae
Permasalahan dari Kolam Oksidasi antara
lain :
§
Membutuhkan lahan yang
luas
§
Efisiensi penurunan zat
organik sangat terbatas, (influen + 200 mg/lt BOD, efluen + 50 mg/l BOD) dan
masih mengandung zat padat tersuspensi yang tinggi dari adanya algae (100 – 200
mg/l).
§
Efisiensi tidak stabil (menurun pada malam
hari) karena proses photosyntesa terhenti.
Kolam oksidasi ini biasanya digunakan
untuk proses pemurnian air limbah
setelah mengalami proses pendahuluan. Fungsi utamanya adalah untuk penurunan
kandungan bakteri yang ada dalam air limbah
setelah pengolahan.
Kolam tanaman
Sistem pengolahan air limbah
secara biologis aerobic, dapat dilakukan juga dengan memanfaatkan tanaman air.
Seperti halnya kolam oksidasi, kolam tanaman ini juga digunakan untuk
pengolahan tahap ke-II , karena terbatasnya kemampuan mengolah beban organik
yang tinggi. Suplai oksigen juga dari proses photosyntesa. Seringkali juga
ditambahkan aerasi mekanis dengan kapasitas terbatas.
Kolam aerasi
Kolam aerasi secara kontruksi masih
mendekati kolam oksidasi. Tetapi kedalamannya jauh lebih besar, yaitu 3-4 m.
waktu tinggal lebih pendek (2-5 hari). Kolam aerasi ini ada yang dioperasikan
secara aerobic penuh, tetapi juga ada yang secara fakultatif yaitu lumpur yang
merupakan pertumbuhan massa mikroba dibiarkan mengendap di dalam kolam itu
sendiri dan mengalami degradasi secara proses anaerobic. Sementara yang
dioperasikan secara aerobic penuh dibutuhkan kolam tambahan yang terpisah untuk
mengendapkan lumpur. Suplai oksigen diperoleh dari aerator mekanis.
Permasalahan
dalam kolam aerasi antara lain :
§
Masih membutuhkan lahan
yang luas, walaupun lebih kecil jika dibandingkan dengan kolam oksidasi
§
Membutuhkan energi yang
besar, karena disamping untuk suplai oksigen juga untuk pengadukan secara
sempurna, khususnya yang aerobic penuh.
BAB III
PENUTUP
A.
Kesimpulan
Lumpur aktif (activated sludge) adalah proses pertumbuhan mikroba
tersuspensi. Proses ini pada dasarnya merupakan pengolahan aerobik yang
mengoksidasi material organik menjadi CO2 dan H2O, NH4.
dan sel biomassa baru. Proses ini menggunakan udara yang disalurkan melalui
pompa blower (diffused) atau melalui aerasi mekanik. Sel mikroba membentuk flok
yang akan mengendap di tangki penjernihan. Kemampuan bakteri dalam membentuk
flok menentukan keberhasilan pengolahan limbah secara biologi, karena akan
memudahkan pemisahan partikel dan air limbah. Lumpur aktif dicirikan oleh
beberapa parameter, antara lain, Indeks Volume Lumpur (Sludge Volume Index =
SVI) dan Stirred Sludge Volume Index (SSVI).
Perbedaan antara dua indeks tersebut tergantung dari bentuk flok, yang
diwakili oleh faktor bentuk (Shape Factor = S). Sistem pengolah lumpur aktif
baik untuk domestik maupun industri mengandung 1-5% padatan total dan 95-99%
bulk water (liqour ?). Pembuangan kelebihan lumpur dilakukan dengan mengurangi
volume lumpur melalui proses pengepresan (dewatering). Konsentrasi besi yang
tinggi konsentrasi besi yang tinggi, 70-90% dalam bentuk Fe (III), ditemukan
dalam lumpur aktif. akumulasi besi dapat berasal dari influent air limbah atau
melalui penambahan FeSO4 yang digunakan untuk menghilangkan fosfor.
B.
Saran
Penulis menyadari bahwa
makalah ini masih jauh dari sempurna. Maka penulis mohon kritik dan saran guna
perbaikan untuk masa yang akan datang.
DAFTAR
PUSTAKA
Post a Comment for "Lumpur aktif dan proses oksidasi dalam pengolahan air limbah"