Karakteristik Air Limbah

Transkripsi

1 Karakteristik Air Limbah Prof. Tjandra Setiadi, Ph.D. Program Studi Teknik Kimia FTI Pusat Studi Lingkungan Hidup (PSLH) Institut Teknologi Bandung

2 Fisik Karakteristik Air Limbah Biologis Kimiawi

3 Karakteristik Fisik Karakteristik Fisik Padatan total Padatan terendapkan Distribusi ukuran partikel Turbiditas Warna Transmitansi Bau Temperatur Densitas Konduktivitas Kegunaan Menilai potensi penggunaan kembali air limbah dan menentukan tipe unit pengolahan yang cocok Menentukan apakah padatan dapat mengendap secara gravitasi pada waktu tertentu Meniliai Kinerja unit proses pengolahan Menilai kualitas dari air limbah yang telah diolah Menentukan kondisi dari air limbah (aestetik) Menilai kecocokan efluen untuk disinfektan UV Menentukan apakah ada gangguan bau Penting sebagai parameter perancangan unit proses biologis Menilai kecocokan efluen untuk penggunaan pertanian (Sumber: Metcalf and Eddy, 2004)

4 Karakteristik Kimiawi (Anorganik) Karakteristik Anorganik Nitrogen total Fosfor total ph Alkalinitas Klorida (Cl - ) Sulfat Logam Unsur/senyawa anorganik spesifik Berbagai gas (O 2, CO 2, NH 3, H 2 S, CH 4 ) Kegunaan Mengukur konsentrasi nutrisi dan derajat dekomposisi di dalam air limbah Mengukur tingkat keasaman/kebasaan di dalam air limbah Mengukur tingkat buffer di dalam air limbah Menilai kecocokan air limbah untuk penggunaan kembali di bidang pertanian Mengukur potensi bau dan berdampak pada pengolahan lumpur yang dihasilkan Menilai penggunaan kembali air limbah dan efek racun selama pengolahan. Melihat keberadaan unsur tertentu di dalam air limbah Melihat keberadaan gas tertentu di dalam air limbah (Sumber: Metcalf and Eddy, 2004)

5 Karakteristik Kimiawi (Organik) Karakteristik Anorganik BOD COD NOD TOC Senyawa spesifik Kegunaan Mengukur kebutuhan oksigen untuk mengolah air limbah secara biologis Dapat digunakan untuk menggantikan tes BOD Mengukur kebutuhan oksigen untuk mengolah komponen nitrogen di dalam air limbah menjadi nitrat Dapat digunakan untuk menggantikan tes BOD Menentukan keberadaan senyawa organik tertentu dan menilai apakah perancangan tertentu perlu dilakukan untuk menghilangkan senyawa tersebut (Sumber: Metcalf and Eddy, 2004)

6 Karakteristik Biologis Karakteristik Bakteri Coliform Mikroorganisme spesifik Kegunaan Melihat keberadaan bakteri patogen Melihat organisme tertentu untuk melihat penggunaan kembali (Sumber: Metcalf and Eddy, 2004)

7 Batasan Air Limbah untuk Industri di Indonesia Parameter Konsentrasi (mg/l) COD BOD Minyak Nabati 5-10 Minyak Mineral Zat Padatan Tersuspensi (TSS) ph Temperatur o C Amonia bebas (NH 3 ) Nitrat (NO 3 -N) Senyawa aktif biru metilen 5-10 Sulfida (H 2 S) Fenol Sianida (CN) (Sumber: Lampiran C Kepmen LH No. KEP-51/MENLH/10/1995)

8 Padatan Klasifikasi padatan (Metcalf and Eddy, 2004)

9 Padatan Air limbah mengandung berbagai jenis padatan. Berdasarkan ukuran partikel, Padatan itu dapat diklasifikasikan: Padatan tersuspensi (suspended solid) Padatan tersuspensi merupakan padatan yang tersaring di dalam filter. Ukuran pori filter dapat bervariasi antara 0.45 µm 2.0 µm. Padatan terlarut (dissolved solid) Padatan terlarut merupakan padatan yang lolos saring dari filter yang digunakan.

10 Padatan Padatan tersuspensi (suspended solid) Padatan tersuspensi dapat berupa tanah liat, lumpur, bakteri, alga, dan buangan industri. Konsentrasi SS yang tinggi dapat mempengaruhi kehidupan akuatik karena menurunkan DO, mengurangi proses fotosintesis karena terhalangi padatan, meningkatkan turbiditas, menghambat pernapasan, memusnahkan spawning bed Padatan terlarut (dissolved solid) Padatan terlarut dapat berupa garam-garam anorganik. Padatan terlarut seperti senyawa besi dapat memberi warna di air, senyawa karbonat membuat kerak di boiler.

11 Padatan Alat filter untuk menyaring padatan ( _Water/jpgs/Drinking_water.html)

12 Padatan Berdasarkan tingkat volatilitas, Padatan itu dapat diklasifikasikan: Padatan volatil (volatile solid) Padatan volatil merupakan padatan yang menguap dan terbakar pada temperatur 500 ± 50 o C. Padatan tetap (fixed solid) Padatan tetap merupakan sisa padatan yang masih tertinggal saat padatan dipanaskan pada temperatur 500 ± 50 o C.

13 Padatan Terendapkan Padatan terendapkan dapat diukur dengan alat Imhoff cone dengan cara melihat endapan di dalam air limbah yang dimasukkan ke dalam alat tersebut selama 30 menit. Imhoff cone ( ff-cone?context=popular)

14 ph ph yang sesuai dengan kehidupan makhluk hidup berada pada rentang 6-9. Perairan yang baik memiliki rentang ph antara 6-8 (air tawar) dan (air laut). Asam seperti asam sulfat dapat menyebabkan iritasi bagi mata, korosi. Basa seperti soda kaustik pada konsentrasi 25 ppm dapat membuat ikan mati, kerapuhan, mengganggu pembentukan flok, merusak vegetasi. Perubahan ph dapat mempengaruhi kelarutan logam-logam beracun.

15 Nitrogen Nitrogen merupakan salah satu kebutuhan nutrien yang diperlukan oleh makhluk hidup. Apabila kandungan nitrogen di dalam air berlebih, eutrofikasi akan terjadi. Bentuk Nitrogen di alam dapat bervariasi sesuai dengan tingkat oksidasinya : -III 0 I II III IV V NH 3 N 2 N 2 O NO N 2 O 3 NO 2 N 2 O 5

16 Nitrogen Amonia di dalam air dengan konsentrasi 1 mg/l dapat menjadi racun bagi ikan dan organisme air. Konsentrasi nitrat yang tinggi di dalam air dapat mengakibatkan methemoglobinemia, kelainan darah bagi anak di bawah 3 bulan. Bentuk nitrogen yang umum ditemui di dalam air limbah adalah : amonia (NH 3 ; -III), ion amonium (NH 4+ ; -III), ion nitrit (NO 2- ; +III) dan ion nitrat (NO 3- ; +V) Kandungan nitrogen diukur dengan berbagai metoda, lihat Tabel berikutnya

17 Nitrogen Bentuk-bentuk nitrogen didefinisikan dalam berbagai bentuk: Bentuk Nitrogen Singkatan Definisi Gas amonia NH 3 NH 3 Ion amonium NH + 4 NH + 4 Total amonia nitrogen TAN a NH 3 + NH + 4 Nitrit NO - 2 NO - 2 Nitrat NO - 3 NO - 3 Total anorganik nitrogen TIN a NH 3 + NH NO NO - 3 Total Kjeldahl nitrogen TKN a N organik + NH 3 + NH + 4 Nitrogen organik N organik a TKN- (NH 3 + NH 4+ ) Total nitrogen TN a N organik + NH 3 + NH NO NO - 3 a Semua bentuk diukur sebagai N (Sumber: Metcalf and Eddy, 2004)

18 Fosfor Fosfor juga merupakan nutrien yang penting bagi makhluk hidup. Apabila kosentrasi fosfor juga terlalu tinggi, fosfor juga dapat menyebabkan eutrofikasi di lingkungan. Bentuk fosfor yang umum ditemukan di perairan adalah orthofosfat, polifosfat, dan fosfat organik. Orthofosfat dapat berbentuk dalam : PO 4 3-, HPO 4 2-, H 2 PO 4-, H 3 PO 4. Polifosfat berbentuk molekul dengan dua atau lebih atom P, O dan H. Polifosfat perlu dihidrolisis terlebih dahulu dan membentuk senyawa orthofosfat.

19 Sulfur Sulfur di dalam air limbah umumnya berbentuk dalam ion sulfat. Sulfat direduksi secara anaerobik menjadi H 2 S dengan reaksi sebagai berikut: H 2 S ini dapat dioksidasi lebih lanjut secara biologis menjadi asam sulfat yang bersifat korosif.

20 Minyak dan Lemak Minyak dan lemak (oil and grease) merupakan parameter yang meliputi lemak, minyak, lilin, dan senyawa-senyawa yang terkait. Jika senyawa minyak dan lemak tidak dihilangkan dari air limbah, senyawa ini dapat mengganggu dengan cara (1) membentuk lapisan di permukaan air, (2) mencegah penetrasi sinar, (3) menjadi racun bagi beberapa ikan tertentu, (4) bahaya kebakaran.

21 Bahan Berbahaya dan Beracun Bahan B3 meliputi logam berat (ferrous dan non-ferrous) dan zat kimia Logam berat mencakup Al, Sb, As, Ba, Be, Cr, Co, Cd, Cu, Fe, Pb, Mn, Hg, Mo, Ni, Se, Ag, Ti, V, Zn. Logam berat ini bersifat racun dalam konsentrasi rendah terhadap makhluk hidup. Senyawa kimia yang beracun meliputi: pestisida, sianida, sulfida, fenol, dsb.

22 BOD BOD atau Biochemical Oxygen Demand merupakan parameter yang dapat mengukur konsentrasi senyawa organik di dalam air limbah. Secara umum BOD adalah pengukuran tak langsung terhadap banyaknya oksigen yang digunakan mikroorganisme untuk mendekomposisi materi organik. BOD dilakukan dengan menguji sampel air dengan membiarkan pada suhu konstan 20 o C selama 5 hari. Perairan yang baik memiliki nilai BOD 1-2 ppm.

23 BOD Keuntungan tes BOD 1. Menentukan kebutuhan oksigen yang akurat yang diperlukan untuk pengolahan biologis 2. Menentukan ukuran unit IPAL 3. Menentukan efisiensi beberapa proses pengolahan 4. Menentukan batas baku mutu air pengolahan limbah Prosedur tes BOD (Henze, dkk. 1995)

24 BOD Keterbatasan tes BOD 1. Waktu yang diperlukan untuk tes ini cukup panjang (5 hari, 20 hari) 2. Membutuhkan pretreatment apabila limbahnya mengandung senyawa racun 3. Hanya mengukur senyawa organik yang biodegradabel 4. Uji ini tidak memiliki validitas stokiometrik

25 BOD Kurva BOD (

26 COD COD atau Chemical Oxygen Demand merupakan ukuran tak langsung terhadap banyaknya oksigen yang diperlukan untuk mengoksidasi materi organik limbah dengan menggunakan senyawa kalium dikromat (K 2 Cr 2 O 7 ) atau kalium permanganat (KMnO 4 ) dalam pelarut asam. Nilai COD selalu lebih tinggi dari BOD karena banyak bahan organik yang dapat dioksidasi secara kimiawi tetapi tidak secara biologis. COD tidak dapat mengoksidasi senyawa amonia Analisis COD dapat dilakukan dengan cepat selama 2 jam.

27 COD (a) (b) Peralatan analitis COD (a) dan vial reagen COD (b) ( (

28 TOD TOD atau Total Oxygen Demand merupakan parameter lain selain BOD dan COD yang mampu mengukur kebutuhan oksigen total yang diperlukan untuk mengoksidasi senyawa organik. Analisis TOD dilakukan dengan menggunakan katalis tertentu (platinum) dan dioksidasi dengan temperatur tinggi (900 o C) Hasil dari TOD lebih tinggi dibandingkan COD dan BOD.

29 TOC Analisis TOC atau Total Organic Carbon dilakukan dengan mengoksidasi senyawa organik menjadi CO 2 dengan pemanasan. Teknik ini sangat cepat dan hasilnya akurat. TOC berbeda baik dengan BOD, COD, maupun TOD karena analisis TOC menentukan banyaknya atom karbon dan tidak memberikan kebutuhan oksigen yang diperlukan untuk oksidasi. Analisis TOC membutuhkan peralatan yang mahal dan teknisi khusus. Selain itu data perbandingan untuk TOC sangat terbatas.

30 Karakteristik Biologis Tes coliform ( cteria.htm) Di dalam air limbah terdapat berbagai jenis mikroorganisme seperti virus, bakteri, jamur, protozoa, nematoda, dll. Tujuan dari pengujian mikrobial adalah untuk mendeteksi bakteri-bakteri patogen yang dapat mengganggu kesehatan manusia. Namun, bakteri pembuat penyakit ini tidak mudah diidentifikasi. Tes yang digunakan untuk menentukan kontaminasi umumnya menggunakan mikroorganisme coliform.

31 Daftar Pustaka Davis, M.L Water and Wastewater Engineering : Design Principles and Practice. McGrawHill: New York Henze, M.; Harremoes, P.; Jansen, J.C.; Arvin, E Wastewater Treatment: Biological and Chemical Processes. Springer-Verlag: Berlin Metcalf dan Eddy Wastewater Engineering: Treatment and Reuse. McGrawHill: New York