Land Treatment Skuy [PDF]

Citation preview

Land Treatment didefinisikan sebagai penerapan air limbah secara terkontrol ke permukaan tanah untuk mencapai tingkat pengolahan tertentu melalui proses fisik, kimia, dan biologi alami dalam matriks tanah-tumbuhan-air. Pada negara berkembang ,dengan lahan yang melimpah, land treatment dikategorikan sebagai metode yang tidak terlalu mahal (Polprasert, 2007). Air limbah merupakan komoditas yang dapat didaur ulang [4]. Bahan organik dalam bentuk nitrogen, fosfor, dan mikronutrien dalam air limbah umumnya berbahaya jika dibuang ke danau dan sungai, tetapi konstituen ini memiliki nilai ekonomi yang positif bila diterapkan dalam kondisi yang terkontrol dengan baik pada tanah bervegetasi (Bhargava dan Lamini, 2016). Unit land treatment umumnya tidak menggunakan lapisan kedap air untuk menampung limbah. Sebaliknya, unit bergantung pada proses fisik, kimia, dan biologis yang terjadi di lapisan atas tanah. Tujuan lainnya adalah untuk mencegah migrasi ke tanah permukaan. Secara spesifik, limbah harus ditempatkan hanya di zona tak jenuh, bagian permukaan tanah di atas permukaan air (atau titik tertinggi aliran air tanah). Berdasarkan jaraknya yang dekat dengan air tanah, keberhasilan pengolahan lahan sangat bergantung pada pengelolaan operasional unit (EPA, 2005). Tiga jenis utama sistem Land Treatment yang digunakan adalah sistem Slow Rate (SR) atau irigasi, Overland Flow (OF), dan Rapid Infiltration (RI). Dalam pengolahan irigasi/pengolahan SR, terdapat anaman atau padang rumput biasanya ditanam di permukaan tanah. Pengolahan SR terjadi di permukaan tanah dan saat air limbah meresap melalui matriks akar tanaman-tanah. Pengolahan ini tergantung pada desain sistem tertentu, sebagian besar air dapat digunakan oleh vegetasi, sebagian dapat mencapai air tanah, dan sebagian dapat dipulihkan untuk penggunaan lain yang bermanfaat (Mousavinezhad dkk., 2015). Pengolahan lahan dengan kecepatan lambat dapat dilakukan untuk mencapai sejumlah tujuan termasuk: 1. Pengolahan air limbah yang telah digunakan. 2. Adanya economic return dari penggunaan air dan nutrisi untuk menghasilkan tanaman yang dapat dipasarkan. 3. Pertukaran air limbah dengan air minum untuk tujuan irigasi di iklim kering dalam mencapai konservasi air secara keseluruhan. 4. Pengembangan dan pelestarian ruang terbuka dan sabuk hijau. Infiltrasi cepat (RI) adalah yang paling intensif dari semua metode pengolahan tanah. Dalam metode ini biasanya beban hidraulik dan organik yang tinggi diterapkan sesekali ke infiltrasi dangkal atau cekungan sebar. Proses RI menggunakan matriks tanah untuk perlakuan fisik, kimia, dan biologi. Penegangan dan penyaringan fisik terjadi di permukaan tanah dan di dalam matriks tanah (Metcalf dan Eddy, 2014). Presipitasi kimiawi, pertukaran ion dan adsorpsi terjadi saat air meresap melalui tanah. Terjadi oksidasi, asimilasi, dan reduksi biologis.dalam beberapa kaki teratas dari tanah. Sistem RI dirancang untuk memenuhi beberapa tujuan kinerja termasuk yang berikut: 1. Pengisian ulang aliran dengan intersepsi air tanah; 2. Pemulihan air dengan sumur atau saluran air bawah, dengan penggunaan kembali atau pembuangan selanjutnya; 3. Isi ulang air tanah; 4. Penyimpanan sementara air yang telah direnovasi di akuifer local (Bhargava dan Lamini, 2016). Air dilepaskan ke tanah dengan kecepatan yang lebih tinggi dengan menyebar di basin dan memungkinkan pengolahan air ketika bergerak melalui matriks tanah dengan perkolasi. Sistem ini paling cocok untuk tanah dengan permeabel tinggi dan membutuhkan drainase alami atau konstruksi yang baik. Tingkat pemuatan tahunan dapat bervariasi dari 3,0 hingga 150,0 m / tahun. Pada akhir proses RI, maka BOD, padatan tersuspensi, dan fekal coliform hampir semuanya dihilangkan. Overland flow (OF) adalah suatu proses yang menggunakan permukaan tanah dan vegetasi/tanaman untuk pengolahan (Crites dkk., 2014). Mekanismenya adalah air limbah yang dialirkan ke bawah melalui sistem teras miring bervegetasi dan berakhir di saluran pengumpulan limpasan di bagian bawah lereng. Teknik pengaplikasiannya yaitu high-pressure sprinklers, low-pressure sprays, atau surface methods yaitu pipa berpagar yang digunakan pada permukaan tanah impermeabel, dimana infiltrasi melalui tanah dibatasi (Mexal dkk., 2002).



Limbah air limbah mengalami berbagai mekanisme pengolahan fisik, kimia dan biologis saat mengalir di sepanjang jalur limpasan permukaan. Overland Flow dapat dirancang untuk pengolahan sekunder, pengolahan sekunder lanjutan atau penghilangan nutrisi, tergantung pada kebutuhan. Aliran berlebih adalah proses perawatan biologis. Sistem ini cocok untuk tanah yang relatif tidak tembus air. BOD dan Padatan Tersuspensi dihilangkan dengan proses oksidasi biologis, sedimentasi, dan filtrasi. Mekanisme penghilangan nitrogen adalah penyerapan oleh tanaman, denitrifikasi dan penguapan amonia. Limbah dikumpulkan ke drainase dan dapat digunakan kembali atau dibuang ke permukaan badan air.



Desain teknis dari sistem pengolahan tanah terutama bergantung pada mode aplikasi air limbah, dan karakteristik air limbah dan profil tanah di lokasi. Parameter yang harus dipertimbangkan selama aplikasi lahan adalah garam terlarut, padatan tersuspensi, nutrisi seperti nitrogen dan fosfor, bahan organik, kation seperti natrium dan magnesium, dan zat beracun. Desain teknis dari sistem pengolahan tanah terutama bergantung pada mode aplikasi air limbah, dan karakteristik air limbah dan profil tanah di lokasi (4) Sebagian kecil dari air yang diterapkan mungkin hilang ke perkolasi yang dalam dan sebagian besar untuk evapotranspirasi, tetapi sebagian besar dikumpulkan di selokan kaki dan dibuang, biasanya ke air permukaan yang berdekatan. Konsep SR dan RI dapat mencakup pemulihan dan pembuangan perkolasi tetapi proses OF hampir selalu mencakup pembuangan permukaan, dan diperlukan izin yang diperlukan. Tujuan aliran darat adalah pengolahan air limbah yang hemat biaya Mekanisme penghilangan termasuk filtrasi, adsorpsi, dan reduksi biologis dan oksidasi. Sebagian besar respon dalam laju lambat (SR) dan infiltrasi cepat (RI) terjadi di permukaan tanah atau di dekat permukaan tanah di mana aktivitas mikroba paling intens. Pada dasarnya semua respon aliran darat (OF) terjadi di permukaan tanah atau di tikar serasah tanaman dan bahan mikroba Oleh karena itu dapat disimpulkan bahwa tidak ada keduanya BOD5atau COD kemungkinan besar akan menjadi faktor pembatas untuk desain sistem pengolahan tanah kota. Khas beban organik yang digunakan saat ini dirangkum dalam (Tabel 2).



8.3.3 Mekanisme penghilangan secara biologis Transformasi biologis yang terjadi di dalam tanah termasuk penguraian bahan organik dan asimilasi unsur hara oleh tanaman. Transformasi ini terjadi di beberapa sentimeter atas tanah yang aktif secara biologis, yaitu zona perakaran. Jumlah bakterinya besar berkisar antara satu hingga tiga miliar per g tanah. Keragaman organisme asli yang besar meningkatkan kemampuan tanah untuk mendegradasi keragaman senyawa organik alami dan buatan dalam air limbah yang digunakan. Ada atau tidaknya oksigen di dalam tanah memiliki pengaruh yang signifikan terhadap laju dan produk akhir degradasi. Status oksigen tanah merupakan fungsi porositas



tanah. Sifat tanah yang memungkinkan infiltrasi cepat dan transmisi air limbah yang digunakan juga menghasilkan pergerakan oksigen yang baik; Laju aplikasi air limbah yang rendah dan berselang-seling yang digunakan dengan sistem SR biasanya menghasilkan kondisi aerobik, dekomposisi bahan organik yang cepat, dan produk akhir yang teroksidasi. Oksigen di permukaan tanah harus berdifusi ke dalam lapisan tanah atau matriks limbah-tanah, tergantung pada sifat aplikasi air limbah dan migrasi air dan limbah organik tanah-air (Gambar 8.7). Mekanisme transfernya adalah difusi oksigen. Karena pori-pori tanah biasanya lebih kecil dan memiliki endapan padat, difusi oksigen ke dalam tanah mungkin merupakan langkah pembatas laju dalam memenuhi kebutuhan oksigen limbah dan menjaga kondisi aerobik tanah. Fenomena transfer oksigen fotosintetik dari daun tanaman ke zona akar, mirip dengan gulma air (lihat Bab 7), belum dipahami dengan baik. Sebagai hasil dari penguraian bahan organik, unsur-unsur seperti nitrogen, fosfor, dan belerang diubah dari bentuk organik menjadi anorganik. Banyak dari unsur-unsur yang termineralisasi ini dapat diasimilasi oleh tumbuhan. Tanaman merupakan bagian penting dari proses SR dan OF (lihat Tabel 8.2). Faktor-faktor yang mendukung denitrifikasi pada tanah adalah: bahan organik tinggi, tekstur tanah halus, sering terjadi pembasahan atau muka airtanah tinggi, pH netral sampai agak basa, tutupan vegetatif, dan suhu hangat. Kehilangan nitrogen denitrifikasi dapat berkisar hingga 50% tergantung pada bagaimana tempat pembuangan tanah dikelola. Kondisi tanah sering dikontrol untuk mengoptimalkan laju degradasi kontaminan. Kondisi yang biasanya dikontrol meliputi: • Kadar air (biasanya dengan irigasi atau penyemprotan). • Aerasi (dengan mengolah tanah dengan frekuensi yang telah ditentukan, tanah dicampur dan dianginanginkan). • pH (disangga mendekati pH netral dengan menambahkan batu kapur yang dihancurkan atau kapur pertanian). • Amandemen lain (mis., Agen pengumpul tanah, nutrisi, dll.).