pengolahan limbah cair

PENGOLAHAN Limbah dengan Menggunakan

LUMPUR SECARA BIOLOGIS

Unit pengolahan air limbah pada umumnya terdiri atas kombinasi atas pengolahan fisika, kimia dan biologi. Seluruh proses bertujuan untuk menghilangkan kandungan padatan tersuspensi, koloid, bahan-bahan organik maupun anorganik yang terlarut. Proses pengolahan yang termasuk fisika antara lain pengolahan dengan menggunakan Breen, sedimentasi, flotasi, adsorpsi, dan striping dan filter, pemisahan ini dengan memanfaatkan gaya gravitasi.

Proses pengolahan yang dapat digolongkan pengolahan secara kimia adalah netralisasi, presipitasi , oksidasi , reduksi dan pertukaran ion.

Proses pengolahan biologis adalah proses pengolahan air limbah yang memanfaatkan aktivitas kehidupan mikroorganisme untuk memindahkan polutan. Masing-masing metode proses pengelolaan ini mempunyai keuntungan dan kerugian masing-masing. Dalam praktek di lapangan banyak dijumpai penggabungan proses fisika dan kimia dalam pengolahan air limbah dan diteruskan dengan proses biologi

Tujuan Pengelolaan Secara Fisika

1) Memisahkan padatan yang kasar

2) Memisahkan padatan yang tersuspensi dan terapung

3) Memisahkan lemah

4) Pemompaan slude ( padatan yang sudah terpisah dan berbentuk setengah padatan / semi solid

Tujuan Pengelolaan Secara Kimia

1) Menetralkan limbah

2) Membunuh kuman

3) Koagulasi dan flokulasi

Tujuan Pengolahan Secara

1) Mengubah zat organik berbahaya dalam limbah cair menjadi tidak berbahaya

2) Menggunakan kembali zat zat organik yang terdapat dalam air limbah

3) Menghilangkan COD & BOD, nitrifikasi, denitrifikasi, stabilisasi dan fosfo

III.2 PENGOLAHAN LIMBAH CAIR PROSES FISIKA

Pengendalihan limbah cair baik secara fisika maupun secara kimia biasanya disebut proses primair. Pada umumnya setiap pengolahan limbah cair mempunyai unit alat penyaring awal yang disebut " screen", proses penyaringan awal ini disebut screening dan tujuannya adalah untuk menyaring atau menghilangkan sampah atau benda benda padat yang besar agar proses berikutnya dapat lebih mudah menanganinya. Dengan hilangnya sampah-sampah padat maka tranportasi limbah cair tidak akan terganggu, misal tranportasi limbah cair akan berjalan dengan lancar. Perangkat proses penyaringan kasar yang biasa digunakan dikenal pula dengan sebutan " bar screen atau bar rack " lihat gambar 3.1

SALURAN SAWING

Gambar 3.1 Pemisah (Bar Screen) Yang Dilengkapi Dengan Aliran Samping

Bar screen atau bar rack biasanya diletakkan pada intake bak penampung limbah cair untuk mencegah masuknya material besar seperti kayu atau daun daunan .Umumnya jarak antar bar yang tersesun pada rak bervariasi antara 20 mm hingga 75 mm

Gambar 3.2 Type Type Bar Rack Untuk Pengolah Air Limbah

III.3 AERASI

Tujuan proses Aerasi adalah mengontakkan semaksimal mungkin permukaan cairan dengan udara guna menaikkan jumlah oksigen yang terlarut di dalam air buangan sehingga berguna bagi kehidupan Agar perpindahan sesuatu zat / komponen dari satu medium ke medium yang lain berlangsung lebih efisien, maka yang terpenting adalah terjadinya turbulensi antara cairan dengan udara, sehingga tidak terjadi interface yang stagnan /diam antara cairan dan udara yang dapat menyebabkan laju perpindahan terhenti. Untuk memperoleh keadaan tersebut terdapat beberapa prinsip dasar alat aerasi yaitu :

1. Aerator Air Terjun umumnya terdiri dari :

a. Aerator Spray

b. Aerator Cascade

c. Aerator Multiple-Tray

2. Sistem Aerasi Difusi Udara

3. Aerator Mekanik

1. Aerator Air Terjun

a. Aaerator spray . Air dipaksa masuk melalui nozzle , seperti pada air mancur.

b. Aerator Cascade .Air disebarkan dengan cara mengalirkan pada lempengan tipis yang disusun seperti tangga atau sekat agar terjadi turbulensi untuk mencampur udara yang terabsorpsi dalam cairan dan agar cairan terangkat ke permukaan sehingga terjadi kontak dengan udara

c. Aerator Multiple Ttray cairan dialirkan ke bagian atas dari beberapa tahap tray yang berisi butiran medium seperti arang batu atau butiran keramik.Air teraerasi saat mengalir melalui medium yang ada pada tray,dan kumudian cairan jatuh dari tray

2. Aerasi Difusi Udara , udara dimasukkan ke ^'dalam cairan yang akan diaerasi dalam bentuk gelembnung-gelembung yang naik melalui cairan tersebut. Ukuran gelembung bervariasi dari yang besar hingga yang halus, tergantung pada alat aerasinya. Alat aerasi yang umum adalah diffuser porous, diffuser non -porous dan diffuser U-tube.

3. Aerator Mekanik dihasilkan dengan cara memecah permukaan air limbah secara mekanik. Dengan timbulnya interface cairan-udara yang besar, maka terjadi perpindahan oksigen dari atmosfir ke dalam air

Pada sistem ini digunakan turbin system hybrid yang melibatkan impeller dan sumber udara. udara yang keluar dan bagian bawah impeler ,dipecah menjadi gelembung yang halus dan merembes keseluruh tangki akibat gerakan pompa pada impeler. Pada pengolahan air limbah proses aerasi diterapkan untuk menghilangkan senyawa organik dan non organic yang volatile, memberikan oksigen untuk proses biologi, dan meningkatkan kandungan oksigen pada air yang diolah

Kejelekan dan aerasi secara mekanik

a. Tidak sesuai untuk air buangan yang banyak

b. Luas yang dibutuhkan lebih besar dibandingkan dengan cam difusi

c. Mudah terjadi aliran pendek ( Short – circulting )

d. Kurang Flexsibel

e. Memerlukan power yang lebih besar

f. Periode aerasi lebih lama

g. Hasil kurang memuaskan

Fakor –faktor yang mempengaruhi aerasi

a. Kedalaman aerator

b. Jumlah deffuser

Waktu aerasi berkisar antar 3 - 18 jam dan tergantung pada :

a. Derajat kemurnian

b. Jumlah oksigen yang diinginkan

c. Kekuatan dari air buangan diukur dengan BOD

Untuk aerasi dengan difusi udara, tekanan udara yang dipakai berkisar antara 3 – 30 psi dan tergantung pada :

a. Kedalaman air buangan

b. Kehilangan air buangan

c. Laju alir yang diinginkan

Deffuser berbentuk plat atau tube yang terbuat dari alumunium oxida atau keramik ,dan diletakkan pada bagian bawah tangki dengan menggunakan aspal, semen poprtal, rubber dan kain-kaian. Ukuran tangki aerasi harus mempunyai kapasitas minimum 2 m³/kg BOD dalam Influen reactor

Tangki aerasi umumnya mempunyai perbandingan panjang dan lebar 5 : 1 untuk memberikan kecepatan liner horizontal kira lira 150 cm / menit .Untuk ini digunakan suatu chanel yang panjang ( 540 m untuk 6 jam waktu tinggal ) yang kadang kadang terjadi " short-circuiting " hal ini akan terjadi keluarnya air buangan sebelum aerasi sempurna dan bias diatasi denagn memasang dua tanggki aerasi secara seri ( lihat gambar 3.2 ) Tangki Aerasi

Faktor-factor yang mempengaruhi perencanaan tangki

a. Kedalaman tangki ( 3- 4,5 m )

b. Udara yang diberikan dijaga minimum 2 ppm oksigen terlarut pada semu4 bagian tangki

c. Kapasitas tangki

III.4 Mixing ( Pencampuran )

Pencampuran diperlukan ada suatu materi yang harus dicampur dengan materi lain secara sempurna. Disamping itu proses pencampuran diperlukan apabila dalam suatu reactor harus dijaga konsentrasinya atau temperatur yang merata. Proses mixing biasanya digunakan pada pencampuran bahan koagulan dengan air dan penambahan klor ( C1₂) untuk proses disinfeksi. Pada pengolahan air I imbah mixing diperlukan pada proses biologi yang memerlukan pencampurn yang terus menerus, sehingga proses biologi dapat terjadi lebih efektif. Alat alat dan metode pencampuran dapat dibagi menjadi beberapa jenis yaitu :

a. Turbin atau paddle mixer

b. Propeler mixer

c. Pneumatik mixer

d. In – line Hydraulic dan static mixing

III.5 Flokulasi

Flokulasi adalah proses penggabungan partikel partikel kecil menjadi partikel besar dengan memanfaatkan tenaga hidrodinamika. Umumnya jenis alat flokulasi adalah rotating paddle. Partikel secara bertahap akan bergabung melalui proses flokulasi perikinetik yang terjadi akibat gerakan Brown. Namun proses ini sangat lambat proses tersebut dapat dipercepat dengan memberikan kecepatan gradient yang menghasilkan flokulasi orthokinetik .Dengan kata lain Fokulasi orthokinetik dapat meningkat dengan cara memberikan kecepatn gradient pada cairan. Partikel-partikel yang bergerak dengan kecepatan yang berbeda lebih cenderung untuk bergabung menjadi partikel yang lebih besar. Berdasarkan ini proses flokulasi dipengaruhi oleh kecepatan gradient rata-rata kecepatan ini merupakan fungsi dari input tenaga pencainpur ( mixing power )

Variabel yang mempengaruhi flokulasi adalah ; karakteristik cairan, koagulan yang digunakan, pH dan temperature. Lihat gambar 3.4 a dan gambar 3.4 b sistem flotasi tanpa recycle (a ) dan ( b ) dengan recycle

III.6 Perhitungan Menentukan Motor Pengaduk Untuk Flokulasi

Pengadukan penting untuk rnenyebarkan koagulan secepat mungkin, misal dalam waktu 0,1 detik sehingga produk dari hidrolisa yang terbentuk dalam 0,01 detik sampai 1 detik dapat segera mendesstabilisasi partikel colloid. Untuk itu pengadukan pada koagulasi harus dapat mencapai dua tujuan

1) Pengadukan cepat kurang dari 1 detik (<>

2) Pengadukan lambat selama 10 sampai 30 detik atau 15 smpami 60 detik bias 2 menit, tergantung dari dosis koagulan yang dihasilkan melalui Jar test

Bisanya kolam koagulsi dilengkapi dengan pengaduk yang dirancang untuk menimbulkan perbedaan kecepatan 300 ft/detik dengan keperluan power 0,25 – 1 Hp

Konsep penurunan kecepatan ( velocity gradient disingkat G )

Konsep penurunan kecepatan relative, diantara partikel partikel di dalam bak koagulasi /flokulasi, contoh dua partikel berada pada jarak 0,1 m dan masing masing mempunyai perbedaan kecepatan 1 m /detik . Maka besarnya G (velocity gradient 1 m /detik / 0,1 m = 10/detik = 10 x detik^-1 atau G = 10. Konsep ini banyak digunakan didalam perencanaan pengadukan di dalam operasi koagulasi / tlokulasi sebagai berikut :

G x Topt x C ^1,46 = 5,9 x 10⁸

G = Velocity gradient ( detik ^-1 )

Topt = Periode pengaduan cepat yang optimum untuk koagulasi (detik)

C = dosis koagulan optimum (ppm)

G =

P = Power yang ditransmisikan ke air yang diolah (kW)

v = Volume Tanki

= Viskositas kinematika air tergantung paad suhu air limbah

Contoh :

Suatu limbah Cair debit 50.000 m³/hari . Membutuhkan dosis alum 50 mg/liter untuk Koagulasi dan flokulasi waktu tinggal air limbah dalam bak 2 menit

Topt Koagulasi = 2 detik

Topt Flokulasi = 60 detik

Hitung Power untuk pengadukan

Jawab

Volume Air limbah = 50000 m³/ hari x hari / 24 jam x 1 jam /60 menit x 2 menit = 69,4 m³

Proses Koagulasi

Topt pengadukan 2 detik

G x Topt x C ^1,46 = 5,9 x 10⁸

G x 2 detik ( 50 )^1,46 = 5,9 x 10⁶

G = detik^-1

= 0,9 x 10^-6 m²/detik ( dilihat dari tabel sifat fisis air ))

G =

P = ( 97,6 10² detik^-1)² x 0,9 x 10^-6 m²/detik x 69,4 m3

P = 0,595 KW = 595 Watt

Proses flokulasi

Topt pengadukan 60 detik

G x ( 60 ) x 50^1,46 = 5,9 x 10⁶

G = 5,9 x 10⁶ / 60 x 302,34 = 195,14 detik^-1

G =

P = ( 195,14 detik^-1)² x 0,9 x 10^-6 m²/detik x 69,4 m³

P = 2,38 kW = 2380 Watt

I. LEMBAR KERJA SISWA

A. Test Formatif

1. Apa tujuan umum proses pengolahan limbah baik secra fisika , kimia maupun biologi
2. Apa yang kamu mengerti dan pahami mengenahi proses pengolahan limbah ibustri secara fisika
3. Apa yang kamu mengerti dan pahami mengenahi proses pengolahan limbah iidustri secara kimia
4. Apa yang kamu mengerti dan pahami mengenahi proses pengolahan limbah industri secara biologi
5. Apa yang kamu mengerti dan pahami mengenahi proses aerasi dalam pengolahan limbah domestik
6. Apa yang kamu mengerti dan pahami mengenahi proses mixing dalam pengolahan limbah domestik
7. Suatu limbah Cair debit 150 000 m³/hari. Membutuhkan dosis alum 100 mg/liter untuk Koagulasi dan flokulasi waktu tinggal air limbah dalam bak 1 menit, Topt Koagulasi = 2 detik, Topt Flokulasi 60 detik
8. Suatu bak pengendapan dengan debit 360 m³. membutuhkan dosis alum 100 mg/liter untuk koagulasi dan flokulasi waktu tinggal air limbah dalam bak 1 menit, topt koagulasi = 2 detik, topt flokulasi 60 detik