Makalah Limbah Biologis [PDF]

Citation preview

BAB I PENDAHULUAN



1.1 Latar Belakang 1.2 Tujuan 1. Untuk mengetahui cara pengolahan limbah secara biologis. 2. Untuk mengetahui metode pengolahan limbah secara biologis. 3. Untuk mengetahui indikasi pencemaran air. 4. Untuk mengetahui kualitas air melalui parameter biologi. 1.3 rumusan masalah 1. Bagaimana cara pengolahan limbah secara biologis. 2. Bagaimana metode pengolahan limbah secara biologis. 3. Bagaimana indikasi pencemaran air. 4. Bagaimana kualitas air melalui parameter biologi.



BAB II PEMBAHASAN



2.1 Limbah 1. Pengertian Limbah adalah buangan yang dihasilkan dari suatu proses produksi baik industri maupun domestik (rumah tangga), yang kehadirannya pada suatu saat dan tempat tertentu tidak dikehendaki lingkungan karena tidak memiliki nilai ekonomis. Bila ditinjau secara kimiawi, limbah ini terdiri dari bahan kimia organik dan anorganik. Dengan konsentrasi dan kuantitas tertentu, kehadiran limbah dapat berdampak negatif terhadap lingkungan terutama bagi kesehatan manusia, sehingga perlu dilakukan



penanganan terhadap limbah. Tingkat bahaya keracunan yang ditimbulkan oleh limbah tergantung pada jenis dan karakteristik limbah. 2. Karakteristik limbah : a. Berukuran mikro b. Dinamis c. Berdampak luas (penyebarannya) d. Berdampak jangka panjang (antar generasi) 3. Faktor yang mempengaruhi kualitas limbah adalah: a. Volume limbah b. Kandungan bahan pencemar c. Frekuensi pembuangan limbah 4. Berdasarkan karakteristiknya, limbah industri dapat digolongkan menjadi 4 bagian: a. Limbah cair b. Limbah padat c. Limbah gas dan partikel d. Limbah B3 (Bahan Berbahaya dan Beracun) Untuk mengatasi limbah ini diperlukan pengolahan dan penanganan limbah. Pada dasarnya pengolahan limbah ini dapat dibedakan menjadi: a. b.



pengolahan menurut tingkatan perlakuan pengolahan menurut karakteristik limbah



2.2 Indikasi Pencemaran Air Indikasi pencemaran air dapat kita ketahui baik secara visual maupun pengujian. 1. Perubahan pH (tingkat keasaman / konsentrasi ion hidrogen) Air normal yang memenuhi syarat untuk suatu kehidupan memiliki pH netral dengan kisaran nilai 6.5 – 7.5. Air limbah industri yang belum terolah dan memiliki pH diluar nilai pH netral, akan mengubah pH air sungai dan dapat mengganggukehidupan organisme didalamnya. Hal ini akan semakin parahjika daya dukung lingkungan rendah serta debit air sungai rendah. Limbah dengan pH asam / rendah bersifat korosif terhadap logam. 2. Perubahan warna, bau dan rasa Air normak dan air bersih tidak akan berwarna, sehingga tampak bening / jernih. Bila kondisi air warnanya berubah maka hal tersebut merupakan salah satu indikasi bahwa air telah tercemar. Timbulnya bau pada air lingkungan merupakan indikasi kuat bahwa air telah tercemar. Air yang bau dapat berasal darilimba industri atau dari hasil degradasioleh mikroba. Mikroba yang hidup dalam air akan mengubah organik menjadi bahan yang mudah menguap dan berbau sehingga mengubah rasa.



3. Timbulnya endapan, koloid dan bahan terlarut Endapan, koloid dan bahan terlarut berasal dari adanya limbah industri yang berbentuk padat. Limbah industri yang berbentuk padat, bila tidak larut sempurna akan mengendapdidsar sungai, dan yang larut sebagian akan menjadi koloid dan akan menghalangibahan-bahan organik yang sulit diukur melalui uji BOD karena sulit didegradasi melalui reaksi biokimia, namun dapat diukur menjadi uji COD. Adapun komponen pencemaran air pada umumnya terdiri dari : a. Bahan buangan padat b. Bahan buangan organik c. Bahan buangan anorganik 2.3 Kualitas Air Melalui Parameter Biologi Parameter biologi adalah indikator (petunjuk) biotik yang dapat mengidentifikasi bahwa suatu perairan telah mengalami pencemaran. Unsur biotik yang dijadikan parameter ini ialah waterborn patogen (mikroorganisme patogen yang menetap dan berkembangbiak pada air tercemar), waterborn patogen yang paling umum diperhatikan diantaranya : a. Bakteri : Makhluk bersel tunggal dengan ukuran tubuh antara 0,12 -ratusan mikron yang merupakan makhluk paling banyak jumlahnya dan tersebar luas di bumi. b. Virus : parasit obligat (hanya dapat bereproduksi di dalam inangnya, diluar itu ia akan mati) berukuran mikroskopik (sampai dengan 20 nm). c. Protozoa : mikroorganisme plankton dari golongan kingdom Protista yang berukuran kurang dari 10 mikron. d. Helmint : mikroorganisme dari filum protozoa , kelas rhizopoda yang bersifat parasit dengan ukuran tubuh 3-1000 mikron. Sering disebut pula amoeba. Untuk menganalisa kehadiran waterborn patogen tersebut biasanya dilakukan pengujian langsung pada air limbah sampel dengan mikroskop (mikroskop electron / mikroskop ultraviolet) maupun pengujian langsung secara mikrobiologi. 2.4 Pegolahan Limbah Industri Secara Biologi 1. Pengertian Yaitu pengolahan (treatment) air limbah dengan mendayagunakan mikroorganisme untuk mendekomposisi bahan-bahan organik yang terkandung dalam air limbah menjadi bahan yang kurang menimbulkan potensi bahaya (misalnya keracunan, kematian biotik akibat penurunan DO, maupun kerusakan ekosistem). Pengolahan secara biologi seringkali merupakan pengolahan tahap kedua (secondary treatment) dalam sebuah IPAL. 2. Prinsip Kerja



Biasanya disediakan media penunjang sebagai tempat hidup mikroorganisme, baik secara melekat maupun tersuspensi sehingga mereka dapat hidup secara optimal dan menguraikan sampah organik pada air limbah tersebut. 3. Tujuan dan Manfaat Secara umum tujuan serta manfaat pengolahan air limbah secara biologi yaitu sebagai berikut : a. Degradasi (penguraian) bahan organik b. Transformasi zat organik menjadi zat yang kurang berbahaya c. Nitrifikasi/Denitrifikasi d. Menggunakan kembali zat organik dalam air limbah (misalnya gas metana). 4. Klasifikasi Proses pengolahan limbah secara biologi diklasifikasikan berdasarkan ketergantungan mikroorganisme pengurai akan oksigen : a. Proses Aerob (memerlukan oksigen) Contoh: Trickling Filter Activated Sludge Aerobic Stabilization Ponds Aerated Lagoons b. Proses Anaerob (tanpa oksigen) Contoh:



Anaerobic Sludge Digestion Anaerobic Contact Processes Anaerobic Lagoons dan Ponds



5. Metode pengolahan Proses Aerob a. LUMPUR AKTIF [AKTIVATED SLUDGE] lumpur adalah mikroorganisme yang aktif mendegradasi limbah dengan bantuan oksigen, oksigen disuplai melalui aerasi dengan blower / pengaduk mekanis. Limbah dikontakkan dalam bak beberapa waktu sehingga limbah terdegradasi dan diendapkan kemudian diteruskan ke pengolahan lebih lanjut, endapan yg mengandung mikroba dikembalikan ke tangki aerasi. Kelebihan & kekurangan sistem pengolahan lumpur aktif 1) Kelebihan : o Dapat mengolah air limbah dengan beban BOD yang cukup besar yaitu 250300 mg/liter o Tidak memerlukan lahan yang luas



o Mampu membentuk gumpalan (flok) yang dapat menjerap bahan anorganik, seperti logam berat o Jumlah biomassa tidak akan pernah habis (melimpah). 2) Kekurangan :  Perlu pengontrolan yang relatif ketat agar diperoleh perbandingan yang tepat  



antara jumlah makanan dan jumlah mikroorganisme yang ada Sering menimbulkan bau bila jumlah lumpur terlalu banyak Banyak menghabiskan suplay oksigen. Contoh aplikasi : sistem pegolahan air limbah pada rumah sakit & industri



kertas (pulp). b. KOLAM AERASI [LAGOON AERATION] Lagoon aeration adalah sebuah kolam yang dilengkapi dengan aerator. Proses kerja reaktor ini ialah menampung air limbah dalam sebuah kolam besar yang diatur supaya suasana aerobik berjalan melalui pengadukan mekanis ataupun memasang penggelembung udara seperti gambar dibawah ini. Biomassa yang terbentuk akan mendegradasi polutan organik. Suplay oksigen juga terkadang mendapat bantuan dari fotosintesis alga maupun ganggang dalam kolam tersebut. Kelebihan & kekurangan sistem pengolahan lagoon aeration 1) Kelebihan :  Biaya pemeliharaan rendah  Effluent yang dihasilkan baik karena daya larut oksigen dalam air limbah lebih besar sehingga mengoptimalkan kinerja mikroorganisme  Dapat menampung air limbah dengan kuantitas volume yang sangat besar  Tidak menimbulkan bau. 2) Kekurangan :  Membutuhkan lahan yang luas  Membutuhkan energi yang besar, karena disamping untuk suplai oksigen juga untuk pengadukan secara sempurna. Contoh aplikasi : sistem pengolahan air limbah pada industri pangan. c. SARINGAN TETES [TRICKLING FILTER] Merupakan wahana penyaring berbentuk silinder dengan media berpori yang disusun secara bertumpuk. Proses kerja dari reaktor ini yakni mendistribusikan air limbah melalui bagian atas oleh lengan yang dapat berputar sehingga membentuk spray/tetestetes kecil, kemudian berkontak dengan mikroorganisme yang menempel pada media. Tujuan pendisribusian berputar ialah untuk menyebarkan air limbah ke permukaan seluruh media secara merata. Media itu sendiri dapat berupa potongan – potongan batu kerikil/zeolit, silika, arang, pozzolan ataupun bahan isian dari plastik yang berukuran antara 40 -80 mm. Permukaan batuan ini mengandung lapisan (film)



mikroorganisme – biasanya, bakteri Zoogloea ramigera dan spesies protozoa bersilia (Carchesium, Opercularia dan Vorticella). Suplai oksigen didapat dari penghembusan oleh blower dari bagian bawah. Penghembusan oleh blower ini juga berfungsi untuk mendistribusikan air limbah menjadi tetesan kecil pada lengan putar. Prinsipnya adalah bakteri aerob mendegradasi bahan organik melekat dan tumbuh pada suatu lapisan media, saat limbah melewati lapisan yg seperti lendir, limbah yg mengandung polutan akan terdegradasi. Limbah mengalir melalui pipa distributor yg berlubang shg terdapat zona basah dan kering bergantian dan terjadilah transfer oksigen kemudian limbah mengalir dan kontak dg mikroorganisme lalu keluar melalui pipa under - drain di bawah bak penampung. Kelebihan & kekurangan sistem pengolahan trickling filter 1) Kelebihan :  Tidak memerlukan lahan yang terlalu luas serta mudah pengoperasiannya  Sangat ekonomis dan praktis  Tidak membutuhkan pengawasan yang ketat  Suplai oksigen dapat diperoleh secara alamiah melalui permukaan paling atas media. 2) Kekurangan :  Tidak bisa diisi dengan beban volume yang tinggi mengingat masa biologi pada filter akan bertambah banyak sehingga bisa menimbulkan penyumbatan  



filter. Timbulnya bau yang tidak sedap Prosesnya sering terganggu oleh lalat-lalat yang datang menghampiri. Contoh aplikasi : sistem pengolahan limbah cair domestik dan industri obat



herbal. 6. Metode pengolahan Proses Anaerob 1. Pengertian Limbah cair adalah kotoran dari masyarakat dan rumah tangga dan juga berasal dari industri, air tanah, air permukaan serta buangan lainnya. Dengan demikian air buangan ini merupakan hal yang bersifat kotoran umum. Pengolahan anaerobik adalah pengolahan air limbah dengan menggunakan bakteri anaerob atau tanpa membutuhkan oksigen dalam proses pengolahan atau penguraian air limbahnya oleh bakteri. Pengolahan air limbah secara biologi anaerob bertujuan untuk merombak bahan organic dalam air limbah menjadi bahan yang lebih sederhana yang tidak berbahaya. Disamping itu pada proses pengolahan secara biologi anaerob akan dihasilkan gas-gas seperti gas CH4 dan CO2. Proses ini dapat diaplikasikan untuk air limbah organic dengan beban bahan organic (COD) yang tinggi. Pengolahan anaerob dapat digunakan dalam proses



pengolahan air limbah industri dan air limbah domestik (McCarty and Smith, 1986). Pada proses pengolahan secara biologi anaerob terjadi empat tahapan proses yang terlibat diantaranya : a. Proses hydrolysis : suatu proses yang memecah molekul organic komplek menjadi molekul organic yang sederhana b. Proses Acidogenisis : suatu proses yang merubah molekul organic sederhana menjadi asam lemak c. Proses Acetogenisis : suatu proses yang merubah asam lemak menjadi asam asetat dan terbentuk gas-gas seperti gas H2, CO2, NH4 dan S d. Proses Methanogenisis : suatu proses yang merubah asam asetat dan gas-gas yang dihasilkan pada proses acetogenisis menjadi gas methane CH 4 dan CO2. Pengaturan pH awal proses sangat penting. Tahap pembentukan asam akan menurunkan pH awal. Jika penurunan ini cukup besar akan dapat menghambat aktivitas mikroorganisme penghasil metana. Untuk meningkatkat pH dapat dilakukan dengan penambahan kapur. 2. Kelebihan dan Kekurangan Dalam pengolahan air limbah secara anaerobik mempunyai kelebihan dan kekurangan bila dibandingkan dengan proses pengolahan lainnya. Kelebihan dan kekurangannya antara lain sebagai berikut (Metcalf and Eddy, 2003): kelebihan pengolahan anaerob : efisiensi yang tinggi, mudah dalam konstruksi dan pengoperasiannya, membutuhkan lahan/ruang yang tidak luas, membutuhkan energi yang sidikit, menghasilkan lumpur yang sedikit, membutuhkan nutrien dan kimia yang sedikit. Sedangkan kekurangan dari pada pengolahan anaerob : penyisihan kandungan nutrient dan patogen yang rendah, membutuhkan waktu yang lama untukstart-up, menimbulkan bau. 7. Metode Pengolahan Proses Fakultatif Pengolahan air limbah secara biologi “Fakultatif”, yaitu pengolahan air limbah dengan mikroorganisme Tanpa injeksi oksigen (udara) secara langsung kedalam proses. Pada proses ini terdapat dua jenis mikroorganisme yang dipergunakan yaitu mikroorganisme aerob dan anaerob. Pada proses ini, umumnya pada bagian atas kolam (tangki) akan bersifat aerob sedangkan pada bagian bawah kolam akan bersifat anaerob.



BAB III PENUTUP



2.5 Kesimpulan



1. Parameter biologi sangat diperlukan sebagai acuan/tolak ukur guna menganalisa suatu perairan yang telah tercemar. 2. Pengolahan air limbah secara biologi biasanya merupakan tahapan kedua [secondary treatment] dalam sebuah IPAL, hal tersebut dikarenakan air limbah harus diolah terlebih dahulu [primary treatment] misalnya proses netralisasi di tahapan pertama agar pH mendekati netral namun agak asam, supaya dapat menunjang kehidupan mikroorganisme. 3. Berbagai mikroorganisme yang berperan dalam mendekomposisi senyawa organik antaralain bakteri, protozoa, amoeba, fungi, maupun nematoda, sisanya merupakan organisme patogen yang selanjutnya akan dimusnahkan melalui proses disinfeksi. 4. Pengolahan air limbah secara biologi beranekaragam, biasanya dipilih berdasarkan tipe sumber limbah itu sendiri maupun ketersediaan ruang & material. 5. Sebagian besar pengolahan air limbah secara biologi menggunakan sistem aerob [dengan injeksi oksigen], hal itu dikarenakan proses penguraian berjalan lebih cepat, biaya operasional relative murah, serta tidak menimbulkan hasil sampingan yang berbahaya [misal gas hydrogen sulfida yang merupakan hasil sampingan dari pengolahan anaerob].



DAFTAR PUSTAKA



Bramanty, Heru. 2013. Pengolahan Air Limbah Secara Biologi. http://herudzakwan.blogspot.com/2013/01/pengolahan-air-limbah-secarabiologi.html.



Nadya. 2012. Pengelolaan Anaerob pada Air Limbah http://nadyacintabiru.blogspot.com/2012/10/pengelolaan-anaerob-pada-airlimbah.html.