BAGIAN 8. Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit. Oleh : Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng.

Transkripsi

1 BAGIAN 8 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit Oleh : Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng.

2 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng. BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Rumah sakit adalah merupakan fasilitas sosial yang tak mungkin dapat dipisahkan dengan masyarakat, dan keberadaannya sangat diharapkan oleh masyarakat, karena sebagai manusia atau masyarakat tentu menginginkan agar keseahatan tetap terjaga. Oleh karena itu rumah sakit mempunyai kaitan yang erat dengan keberadaan kumpulan manusia atau masyarakat tersebut. Di masa lalu, suatu rumah sakit dibangun di suatu wilayah yang jaraknya cukup jauh dari dareah pemukiman, dan biasanya dekat dengan sungai dengan pertimbangan agar pengelolaan limbah baik padat maupun cair tidak berdampak negatip terhadap penduduk, atau bila ada dampak negatip maka dampak tersebut dapat diperkecil. Sejalan dengan perkembangan penduduk yang sangat pesat, lokasi rumah sakit yang dulunya jauh dari daerah pemukiman penduduk tersebut sekarang umumnya telah berubah dan berada di tengah pemukiman penduduk yang cukup padat, sehingga masalah pencemaran akibat limbah rumah sakit baik limbah padat atau limbah cair sering menjadi pencetus konflik antara pihak rumah sakit dengan masyarakat yang ada di sekitarnya. Dengan pertimbangan alasan tersebut, maka rumah sakit diwajibkan menyediakan sarana limbah padat maupun limbah cair. Namun dengan semakin mahalnya harga tanah, serta besarnya tuntutan masyarakat akan kebutuhan peningkatan sarana penunjang pelayanan kesehatan yang baik, dan di lain pihak peraturan pemerintah tentang pelestarian lingkungan juga semakin ketat, maka pihak rumah sakit umumnya menempatkan sarana pengolah limbah pada skala prioritas yang rendah. Akibatnya, sering terjadi benturan perbedaan kepentingan antar pihak rumah sakit dengan masyarakat atau pemerintah. Dengan adanya kebijakan legal yang mengharuskan pihak rumah sakit 419

3 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit agar menyediakan fasilitas pengolahan limbah yang dihasilkan, mengakibatkan biaya investasi maupun biaya operasional menjadi lebih besar. Air limbah yang berasal dari limbah rumah sakit merupakan salah satu sumber pencemaran air yang sangat potensial. Hal ini disebabkan karena air limbah rumah sakit mengandung senyawa organik yang cukup tinggi juga kemungkinan mengandung senyawa-senyawa kimia lain serta mikro-organisme patogen yang dapat menyebabkan penyakit terhadap masyarakat di sekitarnya. Oleh karena potensi dampak air limbah rumah sakit terhadap kesehatan masyarakat sangat besar, maka setiap rumah sakit diharuskan mengolah air limbahnya sampai memenuhi persyaratan standar yang berlaku. Dengan adanya peraturan yang mengharuskan bahwa setiap rumah sakit harus mengolah air limbah sampai standar yang diijinkan, maka kebutuhan akan teknologi pengolahan air limbah rumah sakit khususnya yang murah dan hasilnya baik perlu dikembangkan. Hal ini mengingat bahwa kendala yang paling banyak dijumpai yakni teknologi yang ada saat ini masih cukup mahal, sedangkan di lain pihak dana yang tersedia untuk membangun unit alat pengolah air limbah tersebut sangat terbatas sekali. Untuk rumah sakit dengan kapasitas yang besar umumnya dapat membangun unit alat pengolah air limbahnya sendiri karena mereka mempunyai dana yang cukup. Tetapi untuk rumah sakit tipe kecil sampai dengan tipe sedang umumnya sampai saat ini masih membuang air limbahnya ke saluran umum tanpa pengolahan sama sekali. Untuk mengatasi hal tersebut maka perlu dikembangkan teknologi pengolahan air limbah rumah sakit yang murah, mudah operasinya serta harganya terjangkau, khususnya untuk rumah sakit dengan kapasitas kecil sampai sedang. Untuk mencapai tujuan tersebut, terdapat kedala yang cukup besar yakni kurangnya tersedianya teknologi pengolahan yang baik dan harganya murah. Masalah ini menjadi kendala yang cukup besar terutama untuk rumah sakit kecil, yang mana pihak rumah sakit tidak/belum mampu untuk membangun unit alat pengilahan air limbah sendiri, sehingga sampai saat ini masih banyak sekali rumah sakit yang membuang air limbahnya ke saluran umum. 420

4 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng. Untuk pengolahan air limbah rumah sakit dengan kapasitas yang besar, umumnya menggunakan teknlogi pengolahan air limbah Lumpur Aktif atau Activated Sludge Process, tetapi untuk kapasitas kecil cara tersebut kurang ekonmis karena biaya operasinya cukup besar, kontrol oprasionalnya lebih sulit. Untuk mengatasi hal tersebut, perlu menyebarluaskan informasi teknologi khususya teknologi pengolahan air limbah rumah sakit berserta aspek pemilihan teknologi serta keunggulan dan kekurangannya. Dengan adanya informasi yang jelas, maka pihak pengelola rumah sakit dapat memilih teknologi pengolahan limbah yang sesuai dengan kodisi maupun jumlah air limbah yang akan diolah, yang layak secara teknis, ekonomis dan memenuhi standar lingkungan Karakteristik Air Limbah Rumah Sakit Air limbah rumah sakit adalah seluruh buangan cair yang berasal dari hasil proses seluruh kegiatan rumah sakit yang meliputi: limbah domistik cair yakni buangan kamar mandi, dapur, air bekas pencucian pakaian; limbah cair klinis yakni air limbah yang berasal dari kegiatan klinis rumah sakit misalnya air bekas cucian luka, cucian darah dll.; air limbah laboratorium; dan lainya. Air limbah rumah sakit yang berasal dari buangan domistik maupun buangan limbah cair klinis umumnya mengadung senaywa pulutan organik yang cukup tinggi, dan dapat diolah dengan proses pengolahan secara biologis, sedangkan untuk air limbah rumah sakit yang berasal dari laboratorium biasanya banyak mengandung logam berat yang mana bila air limbah tersebut dialirkan ke dalam proses pengolahan secara biologis, logam berat tersebut dapat menggagu proses pengolahannya. Oleh karena itu untuk pengelolaan air limbah rumah sakit, maka air limbah yang berasal dari laboratorium dipisahkan dan ditampung, kemudian diolah secara kimia-fisika, Selanjutnya air olahannya dialirkan bersama-sama dengan air limbah yang lain, dan selanjutnya diolah dengan proses pengolahan secara biologis. Diagram proses pengelolaan air limbah rumah sakit secara umum dapat dilihat seperti pada Gambar

5 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit Gambar 1.1. Diagram Proses Pengelolaan Air Limbah Rumah Sakit Dari hasil analisa kimia terhadap berberapa contoh air limbah rumah sakit yang ada di DKI Jakarta menunjukkan bahwa konsentrasi senywa pencemar sangat bervariasi misalnya, BOD 31,52-675,33 mg/l, ammoniak 10,79-158,73 mg/l, deterjen (MBAS) 1,66-9,79 mg/l. Hal ini mungkin disebabkan karena sumber air limbah juga bervarisi sehingga faktor waktu dan metoda pengambilan contoh sangat mempengaruhi besarnya konsentarsi. Secara lengkap karakteristik air limbah rumah sakit dapat dilihat pada Tabel 1.1. Tabel 1.1. Karakteristik Air Limbah Rumah Rumah Sakit Di Daerah Jakarta. No PARAMETER MINIMUM MAKSIMUM RATA-RATA 1 BOD - mg/l 31,52 675,33 353,43 2 COD - mg/l 46, ,4 615,01 3 Angka Permanganat 69,84 739,56 404,7 (KMnO 4 ) - mg/l 4 Ammoniak (NH 3 ) - mg/l 10,79 158,73 84,76 5 Nitrit (NO - 2 ) - mg/l 0,013 0,274 0, Nitrat (NO - 3 ) - mg/l 2,25 8,91 5,58 7 Khlorida (Cl - ) - mg/l 29,74 103,73 66,735 8 Sulfat (SO - 4 ) - mg/l 81,3 120,6 100,96 422

6 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng. 9 ph 4,92 8,99 6,96 10 Zat padat tersuspensi (SS) mg/l 27, ,25 11 Deterjen (MBAS) - mg/l 1,66 9,79 5, Minyal/lemak - mg/l Cadmium (Cd) - mg/l ttd 0,016 0, Timbal (Pb) 0,002 0,04 0, Tembaga (Cu) - mg/l ttd 0,49 0, Besi (Fe) - mg/l 0, ,1 17 Warna - (Skala Pt-Co) Phenol - mg/l 0,04 0,63 0,335 Sumber : PD PAL JAYA Dari tabel tesebut terlihat bahwa air limbah rumah sakit jika tidak diolah sangat berpotensi untuk mencemari lingkungan. Selain pencemaran secara kimiawi, air limbah rumah sakit juga berpotensi untuk memcemari lingkungan secara bakteriologis. Menurut keputusan Mentreri Negara Lingkungan Hidup Republik Indonesia Nomor : Kep-58/MENLH/12/1995 tentang Baku Mutu Limbah Cair bagi kegiatan Rumah Sakit pasal 3, bagi setiap rumah sakit yang : Telah beroperasi sebelum dikeluarkannya keputusan ini, berlaku baku mutu limbah limbah cair sebagaimana tersebut dalam Tabel 1.2 dan wajib memenuhi baku mutu limbah cair sebagaimana tersebut dalam Tabel 1.3 selambatlambatnya 1 Januari Tahap perencanaannya dilakukan sebelum dikeluarkan keputusan ini, dan beroperasi setelah dikeluarkan keputusan ini, berlaku baku Mutu Limbah Cair Tabel 1.2 dan wajib memenuhi Baku Mutu Limbah Cair seperti pada Tabel 1.3 selambat lambatnya tanggal 1 Januari tahun Tahap Perancanaannya dilakukan dan beroperasi setelah dikeluarkan keputusan ini berlaku Baku Mutu Limbah Cair sebagaimana tersebut dalam Tabel

7 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit Tabel 1.2. Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor : KEP 58/MENLH/12/1995 Tentang Baku Mutu Limbah Cair Kegiatan Rumah Sakit Tanggal 12 Desenber PARAMETER KADAR MAKSIMUM (MG/L) BOD 5 75 COD 100 TSS 100 Ph 6-9 Tabel 1.3. Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor : KEP 58/MENLH/12/1995 Tentang Baku Mutu Limbah Cair Kegiatan Rumah Sakit Tanggal 12 Desenber PARAMETER KADAR MAKSIMUM (mg/l) FISIKA Suhu 30 o C KIMIA ph 6-9 BOD 5 30 mg/l COD 80 mg/l TSS 30 mg/l NH, Bebas 0.1 mg/l PO 2 mg/l MIKROBIOLOGIK MPN-Kuman Golongan Koli/100mL RADIOAKTIVITAS 32 P 7 x 10 3 Bq/l 35 S 2 x 10 3 Bq/l 45 Ca 3 x 10 3 Bq/l 53 Cr 7 x 10 3 Bq/l 47 Ga 1 x 10 3 Bq/l 45 Sr 4 x 10 3 Bq/l 90 Mo 7 x 10 3 Bq/l 113 Sn 3 x 10 3 Bq/l 123 I 1 x 10 3 Bq/l 131 I 7 x 10 3 Bq/l 192 Ir 1 x 10 3 Bq/l 201 TI 1 x 10 3 Bq/l 424

8 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng. BAB 2 TEKNOLOGI PENGOLAHAN AIR LIMBAH RUMAH SAKIT 2.1. Teknologi Pengolahan Air Limbah Untuk mengolah air yang mengandung senyawa organik umumnya menggunakan teknologi pengolahan air limbah secara biologis atau gabungan antara proses biologis dengan proses kimia-fisika. Proses secara biologis tersebut dapat dilakukan pada kondisi aerobik (dengan udara), kondisi anaerobik (tanpa udara) atau kombinasi anaerobik dan aerobik. Proses biologis aeorobik biasanya digunakan untuk pengolahan air limbah dengan beban BOD yang tidak terlalu besar, sedangkan proses biologis anaerobik digunakan untuk pengolahan air limbah dengan beban BOD yang sangat tinggi. Dalam makalah ini uraian dititik beratkan pada proses pengolahan air limbah secara aerobik. Pengolahan air limbah secara biologis aerobik secara garis besar dapat dibagi menjadi tiga yakni proses biologis dengan biakan tersuspensi (suspended culture), proses biologis dengan biakan melekat (attached culture) dan proses pengolahan dengan sistem lagoon atau kolam. Proses biologis dengan biakan tersuspensi adalah sistem pengolahan dengan menggunakan aktifitas mikro-organisme untuk menguraikan senyawa polutan yang ada dalam air dan mikro-organime yang digunakan dibiakkan secara tersuspesi di dalam suatu reaktor. Beberapa contoh proses pengolahan dengan sistem ini antara lain : proses lumpur aktif standar/konvesional (standard activated sludge), step aeration, contact stabilization, extended aeration, oxidation ditch (kolam oksidasi sistem parit) dan lainya. 425

9 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit Proses biologis dengan biakan melekat yakni proses pengolahan limbah dimana mikro-organisme yang digunakan dibiakkan pada suatu media sehingga mikroorganisme tersebut melekat pada permukaan media. Beberapa contoh teknologi pengolahan air limbah dengan cara ini antara lain : trickling filter atau biofilter, rotating biological contactor (RBC), contact aeration/oxidation (aerasi kontak) dan lainnnya. Proses pengolahan air limbah secara biologis dengan lagoon atau kolam adalah dengan menampung air limbah pada suatu kolam yang luas dengan waktu tinggal yang cukup lama sehingga dengan aktifitas mikro-organisme yang tumbuh secara alami, senyawa polutan yang ada dalam air akan terurai. Untuk mempercepat proses penguraian senyawa polutan atau memperpendek waktu tinggal dapat juga dilakukam proses aerasi. Salah satu contoh proses pengolahan air limbah dengan cara ini adalah kolam aerasi atau kolam stabilisasi (stabilization pond). Proses dengan sistem lagoon tersebut kadang-kadang dikategorikan sebagai proses biologis dengan biakan tersuspensi. Secara garis besar klasifikasi proses pengolahan air limbah secara aerobik dapat dilihat seperti pada Gambar 2.1, sedangkan karakteristik pengolahan, parameter perencanaan serta efisiensi pengolahan untuk tiap tiap jenis proses dapat dilihat pada Tabel 2.1 dan Tabel 2.2 Untuk memilih jenis teknologi atau proses yang akan digunakan untuk pengolahan air limbah, beberapa hal yang perlu diperhatikan antara lain : karakteristik air limbah, jumlah limbah serta standar kualitas air olahan yang diharapkan Teknologi Proses Pengolahan Air Limbah Rumah Sakit Teknologi proses pengolagan air limbah yang digunakan untuk mengolah air limbah rumah sakit pada dasarnya hampir sama dengan teknologi proses pengolahan untuk air limbah yang mengandung polutan organik lainnya. 426

10 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng. Gambar 2.1. Klasifikasi Proses Pengolahan Air Limbah Secara Biologis Aerobik. 427

11 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit Tabel 2.1. Karakterisitik Operasional Proses Pengolahan Air Limbah Dengan Proses Biologis PPROSES BIOMASA TERSUSPENSI PROSES BIOMASA MELEKAT LAGOON JENIS PROSES Lumpur Aktif Standar EFISIENSI PENGHILANGAN BOD (%) KETERANGAN Step Aeration Digunakan untuk beban pengolahan yang besar. Modified Aeration Contact Stabilization High Rate Aeration Pure Oxygen Process Oxidation Ditch Trickling Filter Rotating Biological Contactor Contact Aeration Process Biofilter Unaerobic Kolam stabilisai Untuk pengolahan dengan kualitas air olahan sedang Digunakan untuk pengolahan paket. Untuk mereduksi ekses lumpur Untuk pengolahan paket, bak aerasi dan bak pengendap akhir merupakan satu paket. Memerlukan area yang kecil Untuk pengolahan air limbah yang sulit diuraikan secara bilogis. Luas area yang dibutuhkan kecil Konstruksinya mudah, tetapi memerlukan area yang luas Sering timbul lalat dan bau. Proses operasinya mudah Konsumsi energi rendah, produksi lumpur kecil. Tidak memerlukan proses aerasi Memungkinkan untuk penghilangan nitrogen dan phospor memerlukan waktu tinggal yang lama, lumpur yang terjadi kecil memerlukan waktu tinggal yang cukup lama, dan area yang dibutukkan sangat luas 428

12 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng. TABEL 2.2. Parameter Perencanaan Proses Pengolahan Air Limbah Dengan Proses Biologis Aerobik. PPROSES BIOMASA TERSUS- PENSI JENIS PROSES Lumpur Standar Aktif BOD kg/kg SS.d BEBAN BOD BOD kg/m 3.d MLSS (mg/lt) Q A/Q T (Jam) EFISIENSI PENGHI- LANGAN BOD (%) 0,2-0,4 0,3-0, Step Aeration 0,2-0,4 0,4-1, Modified Aeration Contact Stabilization High Aeration Rate Pure Oxygen Process Oxidation Ditch Extended Aeration 1,5-3,0 0,6-2, ,5 1, ,2 0,8-1, > 12 > ,2-0,4 0,6-2, ,3-0,4 1,0-2, ,03-0,04 0,1-0, ,03-0,05 0,15-0, > PROSES Trickling Filter - 0,08-0, BIOMASA MELEKAT Rotating Biological Contactor Contact Aeration Process Biofilter Unaerobic - 0,01-0, CATATAN : Q : Debit Air Limbah (M 3 /day) Q r : Return Sludge (M 3 /day) Q A : Laju Alir Suplai Udara (M 3 /day) Pemilihan jenis proses yang digunakan harus memperhatikan bebrapa faktor antara lain yakni kualitas limbah dan kualitas air hasil olahan yang diharapkan, jumlah air limbah, lahan yang tersedia dan yang tak kalah penting yakni sumber 429

13 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit energi yang tersedia. Berapa teknologi proses pengolahan air limbah rumah sakit yang sering digunakan yakni antara lain: proses lumpur aktif (activated sludge process), reaktor putar biologis (rotating biological contactor, RBC), proses aerasi kontak (contact aeration process), dan proses dengan biofilter Up Flow Pengolahan Air Limbah Dengan Proses Lumpur Aktif Pengolahan air limbah dengan proses lumpur aktif secara umum terdiri dari bak pengendap awal, bak aerasi dan bak pengendap akhir, serta bak khlorinasi untuk membunuh bakteri patogen. Secara umum proses pengolahannya adalah sebagai berikut. Air limbah yang berasal dari rumah sakit ditampung ke dalam bak penampung air limbah. Bak penampung ini berfungsi sebagai bak pengatur debit air limbah serta dilengkapi dengan saringan kasar untuk memisahkan kotoran yang besar. Kemudian, air limbah dalam bak penampung di pompa ke bak pengendap awal. Bak pengendap awal berfungsi untuk menurunkan padatan tersuspensi (Suspended Solids) sekitar %, serta BOD sekitar 25 %. Air limpasan dari bak pengendap awal dialirkan ke bak aerasi secara gravitasi. Di dalam bak aerasi ini air limbah dihembus dengan udara sehingga mikro organisme yang ada akan menguraikan zat organik yang ada dalam air limbah. Energi yang didapatkan dari hasil penguraian zat rganik tersebut digunakan oleh mikrorganisme untuk proses pertumbuhannya. Dengan demikian didalam bak aerasi tersebut akan tumbuh dan berkembang biomasa dalam jumlah yang besar. Biomasa atau mikroorganisme inilah yang akan menguaraikan senyawa polutan yang ada di dalam air limbah. Dari bak aerasi, air dialirkan ke bak pengendap akhir. Di dalam bak ini lumpur aktif yang mengandung massa mikro-organisme diendapkan dan dipompa kembali ke bagian inlet bak aerasi dengan pompa sirkulasi lumpur. Air limpasan(over flow) dari bak pengendap akhir dialirkan ke bak khlorinasi. Di dalam bak kontaktor khlor ini air limbah dikontakkan dengan senyawa khlor untuk membunuh micro-organisme 430

14 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng. patogen. Air olahan, yakni air yang keluar setelah proses khlorinasi dapat langsung dibuang ke sungai atau saluran umum. Dengan proses ini air limbah rumah sakit dengan konsentrasi BOD mg/lt dapat di turunkan kadar BOD nya menjadi mg/lt. Skema proses pengolahan air limbah rumah sakit dengan sistem lumpur aktif dapat dilihat pada Gambar 2.2. Surplus lumpur dari bak pengendap awal maupun akhir ditampung ke dalam bak pengering lumpur, sedangkan air resapannya ditampung kembali di bak penampung air limbah. Keunggulan proses lumpur aktif ini adalah dapat mengolah air limbah dengan beban BOD yang besar, sehingga tidak memerlukan tempat yang besar. Proses ini cocok digunakan untuk mengolah air limbah dalam jumlah yang besar. Sedangkan beberapa kelemahannya antara lain yakni kemungkinan dapat terjadi bulking pada lumpur aktifnya, terjadi buih, serta jumlah lumpur yang dihasilkan cukup besar. Gambar 2.2. Diagram Proses Pengolahan Air Limbah Dengan Proses Lumpur Aktif 431

15 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit Pengolahan Air Limbah Dengan Proses Reaktor Biologis Putar (Rotating Biological Contactor, RBC) Reaktor biologis putar (rotating biological contactor) disingkat RBC adalah salah satu teknologi pengolahan air limbah yang mengandung polutan organik yang tinggi secara biologis dengan sistem biakan melekat (attached culture). Prinsip kerja pengolahan air limbah dengan RBC yakni air limbah yang mengandung polutan organik dikontakkan dengan lapisan mikro-organisme (microbial film) yang melekat pada permukaan media di dalam suatu reaktor. Media tempat melekatnya film biologis ini berupa piringan (disk) dari bahan polimer atau plastik yang ringan dan disusun dari berjajar-jajar pada suatu poros sehingga membentuk suatu modul atau paket, selanjutnya modul tersebut diputar secara pelan dalam keadaan tercelup sebagian ke dalam air limbah yang mengalir secara kontinyu ke dalam reaktor tersebut. Dengan cara seperti ini mikro-organisme miaslanya bakteri, alga, protozoa, fungi, dan lainnya tumbuh melekat pada permukaan media yang berputar tersebut membentuk suatu lapisan yang terdiri dari mikro-organisme yang disebut biofilm (lapisan biologis). Mikro-organisme akan menguraikan atau mengambil senyawa organik yang ada dalam air serta mengambil oksigen yang larut dalam air atau dari udara untuk proses metabolismenya, sehingga kandungan senyawa organik dalam air limbah berkurang. Pada saat biofilm yang melekat pada media yang berupa piringan tipis tersebut tercelup kedalam air limbah, mikro-organisme menyerap senyawa organik yang ada dalam air limbah yang mengalir pada permukaan biofilm, dan pada saat biofilm berada di atas permuaan air, mikro-organisme menyerap okigen dari udara atau oksigen yang terlarut dalam air untuk menguraikan senyawa organik. Enegi hasil penguraian senyawa organik tersebut digunakan oleh mikro-organisme untuk proses perkembang-biakan atau metabolisme. 432

16 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng. Senyawa hasil proses metabolisme mikro-organisme tersebut akan keluar dari biofilm dan terbawa oleh aliran air atau yang berupa gas akan tersebar ke udara melalui rongga-rongga yang ada pada mediumnya, sedangkan untuk padatan tersuspensi (SS) akan tertahan pada pada permukaan lapisan biologis (biofilm) dan akan terurai menjadi bentuk yang larut dalam air. Pertumbuhan mikro-organisme atau biofilm tersebut makin lama semakin tebal, sampai akhirnya karena gaya beratnya sebagian akan mengelupas dari mediumnya dan terbawa aliran air keluar. Selanjutnya, mikro-organisme pada permukaan medium akan tumbuh lagi dengan sedirinya hingga terjadi kesetimbangan sesuai dengan kandungan senyawa organik yang ada dalam air limbah. Secara sederhana proses penguraian senyawa organik oleh mikroorganisme di dalam RBC dapat digambarkan seperti pada Gambar 2.3. Keunggulan dari sistem RBC yakni proses operasi maupun konstruksinya sederhana, kebutuhan energi relatif lebih kecil, tidak memerlukan udara dalam jumlah yang besar, lumpur yang terjadi relatf kecil dibandingkan dengan proses lumpur aktif, serta relatif tidak menimbulkan buih. Sedangkan kekurangan dari sistem RBC yakni sensitif terhadap temperatur. Gambar 2.3. Mekanisme Proses Penguraian Senyawa Organik Oleh Mikroorganisme Di Dalam RBC 433

17 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit A. Proses Pengolahan Secara garis besar proses pengolahan air limbah dengan sistem RBC terdiri dari bak pemisah pasir, bak pengendap awal, bak kontrol aliran, reaktor/kontaktor biologis putar (RBC), Bak pengendap akhir, bak khlorinasi, serta unit pengolahan lumpur. Diagram proses pengolahan air limbah dengan sistem RBC adalah seperti pada Gambar 2.4. Gambar 2.4. Diagram Proses Pengolahan Air Limbah Dengan Sistem RBC. Bak Pemisah Pasir Air limbah dialirkan dengan tenang ke dalam bak pemisah pasir, sehingga kotoran yang berupa pasir atau lumpur kasar dapat diendapkan. Sedangkan kotoran yang mengambang misalnya sampah, plastik, sampah kain dan lainnya tertahan pada sarangan (screen) yang dipasang pada inlet kolam pemisah pasir tersebut. 434

18 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng. Bak Pengendap Awal Dari bak pemisah/pengendap pasir, air limbah dialirkan ke bak pengedap awal. Di dalam bak pengendap awal ini lumpur atau padatan tersuspensi sebagian besar mengendap. Waktu tinggal di dalam bak pengedap awal adalah 2-4 jam, dan lumpur yang telah mengendap dikumpulkan daan dipompa ke bak pengendapan lumpur. Bak Kontrol Aliran Jika debit aliran air limbah melebihi kapasitas perencanaan, kelebihan debit air limbah tersebut dialirkan ke bak kontrol aliran untuk disimpan sementara. Pada waktu debit aliran turun / kecil, maka air limbah yang ada di dalam bak kontrol dipompa ke bak pengendap awal bersama-sama air limbah yang baru sesuai dengan debit yang diinginkan. Kontaktor (reaktor) Biologis Putar Di dalam bak kontaktor ini, media berupa piringan (disk) tipis dari bahan polimer atau plastik dengan jumlah banyak, yang dilekatkan atau dirakit pada suatu poros, diputar secara pelan dalam keadaan tercelup sebagian ke dalam air limbah. Waktu tinggal di dalam bak kontaktor kira-kira 2,5 jam. Dalam kondisi demikian, mikro-organisme akan tumbuh pada permukaan media yang berputar tersebut, membentuk suatu lapisan (film) biologis. Film biologis tersebut terdiri dari berbagai jenis/spicies mikro-organisme misalnya bakteri, protozoa, fungi, dan lainnya. Mikro-organisme yang tumbuh pada permukaan media inilah yang akan menguraikan senaywa organik yang ada di dalam air limbah. Lapsian biologis tersebut makin lama makin tebal dan kerena gaya beratnya akan mengelupas dengan sedirinya dan lumpur orgnaik tersebut akan terbawa aliran air keluar. Selanjutnya laisan biologis akan tumbuh dan berkembang lagi pada permukaan media dengan sendirinya. 435

19 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit Bak Pengendap Akhir Air limbah yang keluar dari bak kontaktor (reaktor) selanjutnya dialirkan ke bak pengendap akhir, dengan waktu pengendapan sekitar 3 jam. Dibandingkan dengan proses lumpur aktif, lumpur yang berasal dari RBC lebih mudah mengendap, karena ukurannya lebih besar dan lebih berat. Air limpasan (over flow) dari bak pengendap akhir relaitif sudah jernih, selanjutnya dialirkan ke bak khlorinasi. Sedangkan lumpur yang mengendap di dasar bak di pompa ke bak pemekat lumpur bersama-sama dengan lumpur yang berasal dari bak pengendap awal. Bak Khlorinasi Air olahan atau air limpasan dari bak pengendap akhir masih mengandung bakteri coli, bakteri patogen, atau virus yang sangat berpotensi menginfeksi ke masyarakat sekitarnya. Untuk mengatasi hal tersebut, air limbah yang keluar dari bak pengendap akhir dialirkan ke bak khlorinasi untuk membunuh mikro-organisme patogen yang ada dalam air. Di dalam bak khlorinasi, air limbah dibubuhi dengan senyawa khlorine dengan dosis dan waktu kontak tertentu sehingga seluruh mikroorgnisme patogennya dapat di matikan. Selanjutnya dari bak khlorinasi air limbah sudah boleh dibuang ke badan air. Bak Pemekat Lumpur Lumpur yang berasal dari bak pengendap awal maupun bak pengendap akhir dikumpulkan di bak pemekat lumpur. Di dalam bak tersebut lumpur di aduk secara pelan kemudian di pekatkan dengan cara didiamkan sekitar 25 jam sehingga lumpurnya mengendap, selanjutnya air supernatant yang ada pada bagian atas dialirkan ke bak pengendap awal, sedangkan lumpur yang telah pekat dipompa ke bak pengering lumpur atau ditampung pada bak tersendiri dan secara periodik dikirim ke pusat pengolahan lumpur di tempat lain. 436

20 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng B. Keunggulan dan Kelemahan RBC Beberapa keunggulan proses pengolahan air limbah dengan sistem RBC antara lain : Pengoperasian alat serta perawatannya mudah. Untuk kapasitas kecil / paket, dibandingkan dengan proses lumpur aktif konsumsi energi lebih rendah. Dapat dipasang beberapa tahap (multi stage), sehingga tahan terhadap fluktuasi beban pengoalahan. Reaksi nitrifikasi lebih mudah terjadi, sehingga efisiensi penghilangan ammonium lebih besar. Tidak terjadi bulking ataupun buih (foam) seperti pada proses lumpur aktif. Sedangkan beberapa kelemahan dari proses pengolahan air limbah dengan sistem RBC antara lain yakni : Pengontrolan jumlah mikro-organisme sulit dilakukan. Sensitif terhadap perubahan temperatur. Kadang-kadang konsentrasi BOD air olahan masih tinggi. Dapat menimbulkan pertumbuhan cacing rambut, serta kadang-kadang timbul bau yang kurang sedap Pengolahan Air Limbah Dengan Proses Aerasi Kontak Proses ini merupakan pengembangan dari proses lumpur aktif dan proses biofilter. Pengolahan air limbah dengan proses aerasi kontak ini terdiri dari dua bagian yakni pengolahan primer dan pengolahan sekunder. Pengolahan Primer Pada pengolahan primer ini, air limbah dialirkan melalui saringan kasar (bar screen) untuk menyaring sampah yang berukuran besar seperti sampah daun, 437

21 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit kertas, plastik dll. Setelah melalui screen air limbah dialirkan ke bak pengendap awal, untuk mengendapkan partikel lumpur, pasir dan kotoran lainnya. Selain sebagai bak pengendapan, juga berfungasi sebagai bak pengontrol aliran. Pengolahan sekunder Proses pengolahan sekunder ini terdiri dari bak kontaktor anaerob (anoxic) dan bak kontaktor aerob. Air limpasan dari bak pengendap awal dipompa dan dialirkan ke bak penenang, kemudian dari bak penenang air limbah mengalir ke bak kontaktor anaerob dengan arah aliran dari bawah ke atas (Up Flow). Di dalam bak kontaktor anaerob tersebut diisi dengan media dari bahan plastik atau kerikil/batu split. Jumlah bak kontaktor anaerob ini bisa dibuat lebih dari satu sesuai dengan kualitas dan jumlah air baku yang akan diolah. Air limpasan dari bak kontaktor anaerob dialirkan ke bak aerasi. Di dalam bak aerasi ini diisi dengan media dari bahan pasltik (polyethylene), batu apung atau bahan serat, sambil diaerasi atau dihembus dengan udara sehingga mikro organisme yang ada akan menguraikan zat organik yang ada dalam air limbah serta tumbuh dan menempel pada permukaan media. Dengan demikian air limbah akan kontak dengan mikro-orgainisme yang tersuspensi dalam air maupun yang menempel pada permukaan media yang mana hal tersebut dapat meningkatkan efisiensi penguraian zat organik. Proses ini sering di namakan Aerasi Kontak (Contact Aeration). Dari bak aerasi, air dialirkan ke bak pengendap akhir. Di dalam bak ini lumpur aktif yang mengandung massa mikro-organisme diendapkan dan dipompa kembali ke bagian inlet bak aerasi dengan pompa sirkulasi lumpur. Sedangkan air limpasan (over flow) dialirkan ke bak khlorinasi. Di dalam bak kontaktor khlor ini air limbah dikontakkan dengan senyawa khlor untuk membunuh micro-organisme patogen. Air olahan, yakni air yang keluar setelah proses khlorinasi dapat langsung dibuang ke sungai atau saluran umum. Dengan kombinasi proses anaerob dan aerob tersebut selain dapat menurunkan zat organik (BOD, COD), cara ini dapat menurunkan konsentrasi nutrient (nitrogen) yang ada dalam air limbah. 438

22 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng. Dengan proses ini air limbah rumah sakit dengan konsentrasi BOD mg/lt dapat di turunkan kadar BOD nya menjadi mg/lt. Skema proses pengolahan air limbah rumah sakit dengan sistem aerasi kontak dapat dilihat pada Gambar 2.5. Surplus lumpur dari bak pengendap awal maupun akhir ditampung ke dalam bak pengering lumpur, sedangkan air resapannya ditampung kembali di bak penampung air limbah. Gambar 2.5. Diagram Proses Pengolahan Air Limbah Dengan Proses Aerasi Kontak. Keunggulan Proses Aerasi Kontak Pengelolaannya sangat mudah. Biaya operasinya rendah. Dibandingkan dengan proses lumpur aktif, Lumpur yang dihasilkan relatif sedikit. Dapat menghilangkan nitrogen dan phospor yang dapat menyebabkan euthropikasi. Suplai udara untuk aerasi relatif kecil. Dapat digunakan untuk air limbah dengan beban BOD yang cukup besar. 439

23 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit Pengolahan Air Limbah Dengan Proses Biofilter Up Flow Anaerob Proses pengolahan air limbah dengan biofilter up flow ini terdiri dari bak pengendap, ditambah dengan beberapa bak biofilter yang diisi dengan media kerikil atau batu pecah, plastik atau media lain. Penguraian zat-zat organik yang ada dalam air limbah dilakukan oleh bakteri anaerobik atau facultatif aerobik Bak pengendap terdiri atas 2 ruangan, yang pertama berfungsi sebagai bak pengendap pertama, sludge digestion (pengurai lumpur) dan penampung lumpur sedangkan ruang kedua berfungsi sebagai pengendap kedua dan penampung lumpur yang tidak terendapkan di bak pertama, dan air luapan dari bak pengendap dialirkan ke media filter dengan arah aliran dari bawah ke atas. Setelah beberapa hari operasi, pada permukaan media filter akan tumbuh lapisan film mikro-organisme. Mikro-organisme inilah yang akan menguraikan zat organik yang belum sempat terurai pada bak pengendap. Air luapan dari biofilter kemudian dibubuhi dengan khlorine atau kaporit untuk membunuh mikroorganisme patogen, kemudian dibuang langsung ke sungai atau saluran umum. Skema proses pengolahan air limbah dengan biofilter Up Flow dapat dilihat seperti terlihat dalam Gambar 2.6. Biofilter Up Flow ini mempunyai 2 fungsi yang menguntungkan dalam proses pengolahan air buangan yakni antara lain : Adanya air buangan yang melalui media kerikil yang terdapat pada biofilter lama kelamaan mengakibatkan timbulnya lapisan lendir yang menyelimuti kerikil atau yang disebut juga biological film. Air limbah yang masih mengandung zat organik yang belum teruraikan pada bak pengendap bila melalui lapisan lendir ini akan mengalami proses penguraian secara biologis. Efisiensi biofilter tergantung dari luas kontak antara air limbah dengan mikro-organisme yang menempel pada permukaan media filter tersebut. Makin luas bidang kontaknya maka efisiensi penurunan konsentrasi zat organiknya (BOD) makin besar. Selain menghilangkan atau mengurangi konsentrasi BOD cara ini dapat juga mengurangi konsentrasi 440

24 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng. padatan tersuspensi atau suspended solids (SS) dan konsentrasi total nitrogen dan posphor. Biofilter juga berfungsi sebagai media penyaring air limbah yang melalui media ini. Sebagai akibatnya, air limbah yang mengandung suspended solids dan bakteri E.coli setelah melalui filter ini akan berkurang konsentrasinya. Efesiensi penyaringan akan sangat besar karena dengan adanya biofilter up flow yakni penyaringan dengan sistem aliran dari bawah ke atas akan mengurangi kecepatan partikel yang terdapat pada air buangan dan partikel yang tidak terbawa aliran ke atas akan mengendapkan di dasar bak filter. Sistem biofilter Up Flow ini sangat sederhana, operasinya mudah dan tanpa memakai bahan kimia serta tanpa membutuhkan energi. Poses ini cocok digunakan untuk mengolah air limbah dengan kapasitas yang tidak terlalu besar. Gambar 2.6. Diagram Proses Pengolahan Air Limbah Dengan Sisten Biofilter Up Flow. 441

25 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit A. Kriteria Perencanaan Kriteria Perencanaan Bak Pengendap Bak pengendap harus memenuhi persyaratan tertentu antara lain: Bahan bangunan harus kuat terhadap tekanan atau gaya berat yang mungkin timbul dan harus tahan terhadap asam serta harus kedap air. Jumlah ruangan disarankan minimal 2 (dua) buah. Waktu tinggal (residence time) 1s/d 3 hari. Bentuk Tangki empat persegi panjang dengan perbandingan panjang dan lebar 2 s/d 3 : 1. Lebar Bak minimal 0,75 meter dan panjang bak minimal 1,5 meter. Kedalaman air efektif antara 1-2 meter, tinggi ruang bebas air 0,2-0,4 meter dan tinggi ruang Untuk penyimpanan lumpur 1/3 dari kedalaman air efektif (laju produksi lumpur sekitar 0,03-0,04 M 3 /orang /tahun ). Dasar bak dapat dibuat horizontal atau dengan kemiringan tertentu untuk memudahkan pengurasan lumpur. Pengurasan lumpur minimal dilakukan setiap 2-3 tahun. Kriteria Perencanaan Biofilter Up Flow Untuk merencanakan biofilter Up Flow harus memenuhi beberapa persyaratan atara lain yakni : Bak biofilter terdiri dari 1 (satu) ruangan atau lebih. Media filter terdiri dari kerikil atau batu pecah atau bahan plastik dengan ukuran diameter rata-rata mm, dan ratio volume rongga 0,45. Tinggi filter (lapisan kerikil) 0,9-1,2 meter. Beban hidrolik filter maksimum 3,4 M3/m 2 /hari. Waktu tinggal dalam filter 6-9 jam (didasarkan pada volume rongga filter). 442

26 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng. Salah satu contoh hasil uji coba pengolahan air limbah dengan proses air limbah dengan biofilter Up Flow ditunjukkan seperti pada Tabel 2.3. Tabel 2.3. Efisiensi Pengoalahan Air Limbah Dengan Proses Biofilter Up Flow CONTOH AIR BOD COD SS T-N MBAS COLI Air Limbah mg/lt % mg/lt % mg/lt % mg/lt % mg/lt % MPN/ 100 ml (1) 235,93 483, ,87 11, (2) 76,73 67,48 173,38 64,14 79,75 67,97 49,90 27,54 9,45 17, ,92 Air (3) 68,49 70,87 145,82 69,84 55,25 77,81 43,49 36,85 8,03 30, ,31 Olahan (4) 62,54 73,49 137,97 71,47 44,06 82,33 39,79 42,22 6,66 42, ,53 Keterangan: (5) 45,01 80,92 108,61 77, ,75 32,2 53,24 5,26 54, ,46 (1), (2)... (5) ialahadalah titik pengambilan contoh air seperti pada gambar (7). % Sumber : Said, N.I., Sistem Pengolahan Air Limbah Rumah Tangga Skala Individual Tangki Septik Filter Up Flow, Majalah Analisis Sistem Nomor 3, Tahun II, Proses Pengolahan Air Limbah Dengan Proses Kombinasi Biofilter Anaerob-Aerob Tercelup Proses ini pengolahan dengan biofilter anaerob-aerob ini merupakan pengembangan dari proses proses biofilter anaerob dengan proses aerasi kontak Pengolahan air limbah dengan proses biofilter anaerob-aerob terdiri dari beberapa bagian yakni bak pengendap awal, biofilter anaerob (anoxic), biofilter aerob, bak pengendap akhir, dan jika perlu dilengkapi dengan bak kontaktor khlor. Air limbah yang berasal dari rumah tangga dialirkan melalui saringan kasar (bar screen) untuk menyaring sampah yang berukuran besar seperti sampah daun, kertas, plastik dll. Setelah melalui screen air limbah dialirkan ke bak pengendap awal, untuk mengendapkan partikel lumpur, pasir dan kotoran lainnya. Selain sebagai bak pengendapan, juga berfungasi sebagai bak pengontrol aliran, serta bak 443

27 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit pengurai senyawa organik yang berbentuk padatan, sludge digestion (pengurai lumpur) dan penampung lumpur. Air limpasan dari bak pengendap awal selanjutnya dialirkan ke bak kontaktor anaerob dengan arah aliran dari atas ke dan bawah ke atas. Di dalam bak kontaktor anaerob tersebut diisi dengan media dari bahan plastik atau kerikil/batu split. Jumlah bak kontaktor anaerob ini bisa dibuat lebih dari satu sesuai dengan kualitas dan jumlah air baku yang akan diolah. Penguraian zat-zat organik yang ada dalam air limbah dilakukan oleh bakteri anaerobik atau facultatif aerobik Setelah beberapa hari operasi, pada permukaan media filter akan tumbuh lapisan film mikro-organisme. Mikro-organisme inilah yang akan menguraikan zat organik yang belum sempat terurai pada bak pengendap Air limpasan dari bak kontaktor anaerob dialirkan ke bak kontaktor aerob. Di dalam bak kontaktor aerob ini diisi dengan media dari bahan kerikil, pasltik (polyethylene), batu apung atau bahan serat, sambil diaerasi atau dihembus dengan udara sehingga mikro organisme yang ada akan menguraikan zat organik yang ada dalam air limbah serta tumbuh dan menempel pada permukaan media. Dengan demikian air limbah akan kontak dengan mikro-orgainisme yang tersuspensi dalam air maupun yang menempel pada permukaan media yang mana hal tersebut dapat meningkatkan efisiensi penguraian zat organik, deterjen serta mempercepat proses nitrifikasi, sehingga efisiensi penghilangan ammonia menjadi lebih besar. Proses ini sering di namakan Aerasi Kontak (Contact Aeration). Dari bak aerasi, air dialirkan ke bak pengendap akhir. Di dalam bak ini lumpur aktif yang mengandung massa mikro-organisme diendapkan dan dipompa kembali ke bagian inlet bak aerasi dengan pompa sirkulasi lumpur. Sedangkan air limpasan (over flow) dialirkan ke bak khlorinasi. Di dalam bak kontaktor khlor ini air limbah dikontakkan dengan senyawa khlor untuk membunuh micro-organisme patogen. Air olahan, yakni air yang keluar setelah proses khlorinasi dapat langsung dibuang ke sungai atau saluran umum. Dengan kombinasi proses anaerob dan aerob tersebut selain dapat menurunkan zat organik (BOD, COD), ammonia, deterjen, padatan tersuspensi (SS), phospat dan lainnya. Skema proses pengolahan air limbah rumah tangga dengan sistem biofilter anaerob-aerob dapat dilihat pada Gambar

28 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng. Gambar 2.7. Diagram Proses Pengolahan Air Limbah Rumah Tangga (Domistik) Dengan Proses Biofilter Anaerob-Aerob. Peoses dengan Biofilter Anaerob-Aerob ini mempunyai beberapa keuntungan yakni: Adanya air buangan yang melalui media kerikil yang terdapat pada biofilter mengakibatkan timbulnya lapisan lendir yang menyelimuti kerikil atau yang disebut juga biological film. Air limbah yang masih mengandung zat organik yang belum teruraikan pada bak pengendap bila melalui lapisan lendir ini akan mengalami proses penguraian secara biologis. Efisiensi biofilter tergantung dari luas kontak antara air limbah dengan mikro-organisme yang menempel pada permukaan media filter tersebut. Makin luas bidang kontaknya maka efisiensi penurunan konsentrasi zat organiknya (BOD) makin besar. Selain menghilangkan atau mengurangi konsentrasi BODdan COD, cara ini dapat juga mengurangi konsentrasi padatan tersuspensi atau suspended solids (SS), deterjen (MBAS), ammonium dan posphor. 445

29 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit Biofilter juga berfungsi sebagai media penyaring air limbah yang melalui media ini. Sebagai akibatnya, air limbah yang mengandung suspended solids dan bakteri E.coli setelah melalui filter ini akan berkurang konsentrasinya. Efesiensi penyaringan akan sangat besar karena dengan adanya biofilter up flow yakni penyaringan dengan sistem aliran dari bawah ke atas akan mengurangi kecepatan partikel yang terdapat pada air buangan dan partikel yang tidak terbawa aliran ke atas akan mengendapkan di dasar bak filter. Sistem biofilter anaerob-aerb ini sangat sederhana, operasinya mudah dan tanpa memakai bahan kimia serta tanpa membutuhkan energi. Poses ini cocok digunakan untuk mengolah air limbah dengan kapasitas yang tidak terlalu besar Dengan kombinasi proses Anaerob-Aerob, efisiensi penghilangan senyawa phospor menjadi lebih besar bila dibandingankan dengan proses anaerob atau proses aerob saja. Phenomena proses penghilangan phosphor oleh mikroorganisne pada proses pengolahan anaerob-aerob dapat diterangkan seperti pada Gambar 2.8. Selama berada pada kondisi anaerob, senyawa phospor anorganik yang ada dalam sel-sel mikrooragnisme akan keluar sebagi akibat hidrolosa senyawa phospor. Sedangkan energi yang dihasilkan digunakan untuk menyerap BOD (senyawa organik) yang ada di dalam air limbah. Efisiensi penghilangan BOD akan berjalan baik apabila perbandingan antara BOD dan phospor (P) lebih besar 10. (Metcalf and Eddy, 1991). Selama berada pada kondisi aerob, senyawa phospor terlarut akan diserap oleh bakteria/mikroorganisme dan akan sintesa menjadi polyphospat dengan menggunakan energi yang dihasik oleh proses oksidasi senywa organik (BOD). Dengan demikian dengan kombinasi proses anaerob-aerob dapat menghilangkan BOD maupun phospor dengan baik. Proses ini dapat digunakan untuk pengolahan air limbah dengan beban organik yang cukup besar. 446

30 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng. Gambar 2.8. Proses Penghilangan Phospor Oleh Mikroorganisme Di Dalam Proses Pengolahan Anaerob-Aerob. Pengolahan air limbah dengan proses biofim mempunyai beberapa keunggulan antara lain : Pengoperasiannya mudah Di dalam proses pengolahan air limbah dengan sistem biofilm, tanpa dilakukan sirkulasi lumpur, tidak terjadi masalah bulking seperti pada proses lumpur aktif (Activated sludge process). Oleh karena itu pengelolaaanya sangat mudah. Lumpur yang dihasilkan sedikit Dibandingakan dengan proses lumpur aktif, lumpur yang dihasilkan pada proses biofilm relatif lebih kecil. Di dalam proses lumpur aktif antara % dari BOD 447

31 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit yang dihilangkan (removal BOD) diubah menjadi lumpur aktif (biomasa) sedangkan pada proses biofilm hanya sekitar %. Hal ini disebabkan karena pada proses biofilm rantai makanan lebih panjang dan melibatkan aktifitas mikroorganisme dengan orde yang lebih tinggi dibandingkan pada proses lumpur aktif. Dapat digunakan untuk pengolahan air limbah dengan konsentrasi rendah maupun konsentrasi tinggi. Oleh karena di dalam proses pengolahan air limbah dengan sistem biofilm mikroorganisme atau mikroba melekat pada permukaan medium penyangga maka pengontrolan terhadap mikroorganisme atau mikroba lebih mudah. Proses biofilm tersebut cocok digunakan untuk mengolah air limbah dengan konsentrasi rendah maupun konsentrasi tinggi. Tahan terhadap fluktuasi jumlah air limbah maupun fluktuasi konsentrasi. Di dalam proses biofilter mikro-organisme melekat pada permukaan unggun media, akibatnya konsentrasi biomasa mikro-organisme per satuan volume relatif besar sehingga relatif tahan terhadap fluktuasi beban organik maupun fluktuasi beban hidrolik. Pengaruh penurunan suhu terhadap efisiensi pengolahan kecil. Jika suhu air limbah turun maka aktifitas mikroorganisme juga berkurang, tetapi oleh karena di dalam proses biofilm substrat maupun enzim dapat terdifusi sampai ke bagian dalam lapisan biofilm dan juga lapisan biofilm bertambah tebal maka pengaruh penurunan suhu (suhu rendah) tidak begitu besar. 448

32 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng Pemilihan Proses Berdasarkan beberapa macam proses pengolahan air limbah seperti uraian di atas, untuk proses pengolahan air limbah Rumah Sakit skala kecil proses pengolahan yang paling sesuai yakni proses pengolahan dengan Sistem Kombinasi Biofilter Anaerob dan Aerob. Beberapa keunggulan proses pengolahan air limbah dengan biofilter anaerb-aerob antara lain yakni : Pengelolaannya sangat mudah. Biaya operasinya rendah. Dibandingkan dengan proses lumpur aktif, Lumpur yang dihasilkan relatif sedikit. Dapat menghilangkan nitrogen dan phospor yang dapat menyebabkan euthropikasi. Suplai udara untuk aerasi relatif kecil. Dapat digunakan untuk air limbah dengan beban BOD yang cukup besar. Dapat menghilangan padatan tersuspensi (SS) dengan baik. 449

33 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit BAB 3 RANCANG BANGUN UNIT IPAL RUMAH SAKIT Kombinasi Biofilter Anaerob-Aerob Kapasitas 20 M 3 Per Hari 3.1. Tinjauan Proses Anaerob Dan Aerob Pengolahan air buangan secara biologis adalah suatu cara pengolahan yang diarahkan untuk menurunkan atau menyisihkan substrat tertentu yang terkandung dalam air buangan dengan memanfaatkan aktivitas mikroorganisme untuk melakukan perombakan substrat tersebut. Proses pengolahan air buangan secara biologis dapat berlangsung dalam tiga lingkungan utama, yaitu : Lingkungan aerob, yaitu lingkungan dimana oksigen terlarut (DO) di dalam air cukup banyak, sehingga oksigen bukan merupakan faktor pembatas. Lingkungan anoksik, yaitu lingkungan dimana oksigen terlarut (DO) di dalam air ada dalam konsentrasi rendah. Lingkungan anaerob, merupakan kebalikan dari lingkungan aerob, yaitu tidak terdapat oksigen terlarut, sehingga oksigen menjadi faktor pembatas berlangsungnya proses metabolisme aerob. Berdasarkan pada kondisi pertumbuhan mikroorganisme yang bertanggung jawab pada proses penguraian yang terjadi, reaktor dapat dibedakan menjadi 2 bagian, yaitu : Reaktor pertumbuhan tersuspensi (suspended growth reactor), yaitu reaktor dimana mikroorganisme yang berperan pada proses biologis tumbuh dan berkembang biak dalam keadaan tersuspensi. 450

34 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng. Reaktor pertumbuhan lekat (attached growth reactor), yaitu reaktor dimana mikroorganisme yang berperan pada proses penguraian substrat tumbuh dan berkembang di atas suatu media dengan membentuk suatu lapisan lendir (lapisan biofilm) untuk melekatkan diri di atas permukaan media tersebut Proses Pengolahan Biologis Secara Anaerob Mekanisme Proses Anaerob Polutan-polutan organik komplek seperti lemak, protein dan karbohidrat pada kondisi anaerobic akan dihidrolisa oleh enzim hydrolase yang dihasilkan bakteri pada tahap pertama. Enzim penghidrolisa seperti lipase, protease dan cellulase. Hasil hidrolisa polimer-polimer diatas adalah monomer seperti manosakarida, asam amino, peptida dan gliserin. Selanjutnya monomer-monomer ini akan diuraikan menjadi asam-asam lemak (lower fatty acids) dan gas hidrogen. Kumpulan mikroorganisme, umumnya bakteri, terlibat dalam transformasi senyawa komplek organik menjadi metan. Lebih jauh lagi, terdapat interaksi sinergis antara bermacam-macam kelompok bakteri yang berperan dalam penguraian limbah. Keseluruhan reaksi dapat digambarkan sebagai berikut (Polprasert, 1989) : Senyawa Organik CH 4 + CO 2 + H 2 + NH 3 + H 2 S Meskipun beberapa jamur (fungi) dan protozoa dapat ditemukan dalam penguraian anaerobik, bakteri bakteri tetap merupakan mikroorganisme yang paling dominan bekerja didalam proses penguraian anaerobik. Sejumlah besar bakteri anaerobik dan fakultatif (seperti : Bacteroides, Bifidobacterium, Clostridium, Lactobacillus, Streptococcus) terlibat dalam proses hidrolisis dan fermentasi senyawa organik. Proses penguraian senyawa organik secara anaerobik secara garis besar ditunjukkan seperti pada Gambar

35 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit Gambar 3.1. Kelompok Bakteri Metabolik Yang Terlibat Dalam Penguraian Limbah Dalam Sistem Anaerobik. Ada empat grup bakteri yang terlibat dalam transformasi material komplek menjadi molekul yang sederhana seperti metan dan karbon dioksida. Kelompok bakteri ini bekerja secara sinergis (Archer dan Kirsop, 1991; Barnes dan Fitzgerald, 1987; Sahm, 1984; Sterritt dan Lester, 1988; Zeikus, 1980), 1) Kelompok Bakteri Hidrolitik Kelompok bakteri anaerobik memecah molekul organik komplek (protein, cellulose, lignin, lipids) menjadi molekul monomer yang terlarut seperti asam amino, glukosa, asam lemak, dan gliserol. Molekul monomer ini dapat langsung dimanfaatkan oleh kelompok bakteri berikutnya. Hidrolisis molekul komplek dikatalisasi oleh enzim ekstra seluler seperti sellulase, protease, dan lipase. Walaupun demikian proses penguraian anaerobik sangat lambat dan menjadi terbatas dalam penguraian limbah sellulolitik yang mengandung lignin (Polprasert, 1989; Speece, 1983). 452

36 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng. 2) Kelompok Bakteri Asidogenik Fermentatif Bakteri asidogenik (pembentuk asam) seperti Clostridium merubah gula, asam amino, dan asam lemak menjadi asam organik (seperti asam asetat, propionik, formik, lactik, butirik, atau suksinik), alkohol dan keton (seperti etanil, metanol, gliserol, aseton), asetat, CO 2 dan H 2. Asetat adalah produk utama dalam fermentasi karbohidrat. Hasil dari fermentasi ini bervariasi tergantung jenis bakteri dan kondisi kultur seperti temperatur, ph, potensial redok. 3) Kelompok Bakteri Asetogenik Bakteri asetogenik (bakteri yang memproduksi asetat dan H 2 ) seperti Syntrobacter wolinii dan Syntrophomonas wolfei (McInernay et al., 1981) merubah asam lemak (seperti asam propionat, asam butirat) dan alkohol menjadi asetat, hidrogen, dan karbon dioksida, yang digunakan oleh bakteri pembentuk metan (metanogen). Kelompok ini membutuhkan ikatan hidrogen rendah untuk merubah asam lemak; dan oleh karenanya diperlukan monitoring hidrogen yang ketat. Dibawah kondisi tekanan hidrogen (H 2 ) parsial yang relatif tinggi, pembentukan asetat berkurang dan subtrat dirubah menjadi asam propionat, asam butirat, dan etanol dari pada metan. Ada hubungan simbiotik antara bakteri asetonik dan metanogen. Metanogen membantu menghasilkan ikatan hidrogen rendah yang dibutuhkan oleh bakteri asetogenik. Etanol, asam propionat, dan asam butirat dirubah menjadi asam asetat oleh bakteri asetogenik dengan reaksi sebagai berikut : CH 3 CH 2 OH + CO 2 CH 3 COOH + 2H 2 Etanol Asam Asetat CH 3 CH 2 COOH + 2H 2 O CH 3 COOH + CO 2 + 3H 2 Asam Propionat Asam asetat 453

37 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit CH 3 CH 2 CH 2 COOH + 2H 2 O 2CH 3 COOH + 2H 2 Asam Butirat Asam Asetat Bakteri asetogenik tumbuh jauh lebih cepat dari pada bakteri metanogenik. Kecepatan pertumbuhan bakteri asetogenik (µ mak ) mendekati 1 per jam sedangkan bakteri metanogenik 0,04 per jam (Hammer, 1986). 4) Kelompok Bakteri Metanogen Penguraian senyawa organik oleh bakteri anaerobik dilingkungan alam melepas juta ton metan ke atmosfir tiap tahun dan ini mewakili 0,5% bahan organik yang dihasilkan oleh proses fotosintesis (Kirsop, 1984; Sahm, 1984). Bakteri metanogen terjadi secara alami didalam sedimen yang dalam atau dalam pencernaan herbivora. Kelompok ini dapat berupa kelompok bakteri gram positip dan gram negatif dengan variasi yang banyak dalam bentuk. Mikroorganime metanogen tumbuh secara lambat dalam air limbah dan waktu tumbuh berkisar 3 hari pada suhu 35 o C sampai dengan 50 hari pada suhu 10 o C. Bakteri metanogen dibagi menjadi dua katagori, yaitu : Bakteri metanogen hidrogenotropik (seperti: chemolitotrof yang menggunakan hidrogen) merubah hidrogen dan karbon dioksida menjadi metan. CO 2 + 4H 2 CH 4 + 2H 2 O Metan Bakteri metanogen yang menggunakan hidrogen membantu memelihara tekanan parsial yang sangat rendah yang dibutuhkan untuk proses konversi asam volatil dan alkohol menjadi asetat (speece, 1983). Bakteri metanogen Asetotropik, atau biasa disebut sebagai bakteri asetoklastik atau bakteri penghilang asetat, merubah asam asetat menjadi metan dan CO 2. CH 3 COOH CH 4 + CO 2 454

38 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng. Bakteri asetoklastik tumbuh jauh lebih lambat (waktu generasi = beberapa hari) dari pada bakteri pembentuk asam (waktu generasi = beberapa jam). Kelompok ini terdiri dari dua kelompok, yaitu : Metanosarkina (Smith dan Mah, 1978) dan Metanotrik (Huser et al., 1982). Selama penguraian termofilik (58 o C) dari limbah lignosellulosik, Metanosarkina adalah bakteri asetotropik yang ditemukan dalam bioreaktor. Sesudah 4 minggu, Metanosarkina (µ mak = 0,3 tiap hari; K s = 200 mg/l) digantikan oleh Metanotrik (µ mak = 0,1 tiap hari; K s = 30 mg/l). Gambar 3.2. Neraca Masa Pada Proses Penguraian Anaerobik (Fermentasi Metan) Kurang lebih sekitar 2/3 metan dihasilkan dari konversi asetat oleh metanogen asetotropik. Sepertiga sisanya adalah hasil reduksi karbon dioksida oleh hidrogen (Mackie dan Bryant, 1984). Diagram neraca masa pada penguraian zat organik komplek menjadi gas metan secara anaerobik ditujukkan seperti pada Gambar

39 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit Secara umum klasifikasi bakteri metanogen dapat dilihat pada Tabel 3.1. (Balch et al, 1979). Metanogen dikelompokkan menjadi tiga orde yakni: Metanobakteriales misalnya Metanobakterium, Metano-breviater, Metanotermus. Metanomikrobiales misalnya Metanomikrobium, Metano-genium, Metanospirilium, Metanosarkina, dan Metanokokoid Metanokokales misalnya Metanokokkus. Paling sedikit ada 49 spesies metanogen yang telah didiskripsi (Vogels et al., 1988). Koster (1988) telah mengkompilasi beberapa bakteri metanogen yang telah diisolasi dan masing-masing substratnya, ditunjukkan sperti pada Tabel 3.2. Proses penguraian senyawa hidrokarbon, lemak dan protein secara biologis menjadi methan di kondisi proses anaerobik secara umum ditunjukkan seperti pada Gambar 3.3, 3.4 dan Gambar 3.5. Tabel 3.1. Klasifikasi Metanogen Order Famili Genus Spesies Methanobacteriales Methanococcales Methanobacteri aceae Methanococcac eae methanomicrobiales Methanomicrob iaceae Dari : Balch et al., Methanosarcin aceae Methanobacterium Methanobrevibacter Methanococcus Methanomicrobium Methanogenium Methanospillum Methanosarcina M. formicicum M. bryanti M. thermoautotrophicum M. ruminantium M. arboriphilus M. smithii M. vannielli M. voltae M. mobile M. cariaci M. marisnigri M. hungatei M. barkeri M. mazei 456

40 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng. Gambar 3.3. Proses Penguraian Senyawa Hidrokarbon Secara Anaerobik Menjadi Methan 457

41 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit Gambar 3.4. Proses Penguraian Senyawa Lemak Secara Anaerobik Menjadi Metan 458

42 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng. Gambar 3.5. Proses Penguraian Senyawa Protein Secara Anaerobik 459

43 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit Tabel 3.2. Metanogen Terisolasi dan Subtratnya Bakteri Subtrat Methanobacterium bryantii H 2 M. formicicum H 2 dan HCOOH M. thermoautotrophicum H 2 M. alcaliphilum H 2 Methanobrevibacter arboriphilus H 2 M. ruminantium H 2 dan HCOOH M. smithii H 2 dan HCOOH Methanococcus vannielii H 2 dan HCOOH M. voltae H 2 dan HCOOH M. deltae H 2 dan HCOOH M. maripaludis H 2 dan HCOOH M. jannaschii H 2 M. thermolithoautotrophicus H 2 dan HCOOH M. frisius Methanomicrobium mobile H 2 dan HCOOH M. paynteri H 2 Methanospirillum hungatei H 2 dan HCOOH Methanoplanus limicola H 2 dan HCOOH M. endosymbiosus H 2 Methanogenium cariaci H 2 dan HCOOH M. marisnigri H 2 dan HCOOH M. tatii H 2 dan HCOOH M. olentangyi H 2 M. thermophilicum H 2 dan HCOOH M. bourgense H 2 dan HCOOH M. aggregans H 2 dan HCOOH Methanoccoides methylutens Methanotrix soehngenii CH 3 NH 2 dan CH 3 OH CH 3 COOH M. conilii CH 3 COOH Methanothermus fervidus H 2 Methanolobus tindarius CH 3 OH, CH 3 NH 2, (CH 3 ) 2 NH, dan (CH 3 ) 3 N Methanosarcina barkeri CH 3 OH, CH 3 COOH, H 2, CH 3 NH 2, (CH 3 ) 2 NH, dan (CH 3 ) 3 N Methanosarcina themophila CH 3 OH, CH 3 COOH, H 2, CH 3 NH 2, (CH 3 ) 2 NH, dan (CH 3 ) 3 N Sumber : Koster (1988). 460

44 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Mekanisme Proses Anaerob Beberapa faktor yang berpengaruh terhadapp penguraian secara anaerobik antara lain yakni temperatur, waktu tinggal (rentention time), keasaman (ph), komposisi kimia air limbah, kompetisi antara metanogen dan bakteri racun (toxicants). a) Temperatur Produksi metan dapat dihasilkan pada temperatur antara 0 o C - 97 o C. Walaupun bakteri metan psychrophilic tidak dapat diisolasi, bakteri thermophilik beroperasi secara optimum pada temperatur o C ditemukan di daerah panas. Methanothermus fervidus ditemukan ditemukan di Iceland dan tumbuh pada temperatur o C (Sahm, 1984). Di dalam instalasi pengolahan limbah pemukiman, penguraian anaerobik dilakukan dalam kisaran mesophilik dengan temperatur o C dengan temperatur optimum mendekati 35 o C. Penguraian thermophilik beroperasi pada temperatur o C. Penguraian ini memungkinkan untuk pengolahan limbah dengan beban berat dan juga efektif untuk mematikan bakteri pathogen. Salah satu kelemahan adalah sensitivitas yang tinggi terhadap zat toksik (Koster, 1988). Karena pertumbuhan bakteri metan yang lebih lambat dibandingkan bakteri acidogenik, maka bakteri metan sangat sensitif terhadap perubahan kecil temperatur. Karena penggunaan asam volatil oleh bakteri metan, penurunan temperatur cenderung menurunkan laju pertumbuhan bakteri metan. Oleh karena itu penguraian mesophilik harus didisain untuk beroperasi pada temperatur antara o C untuk fungsi optimal. b) Waktu Tinggal Waktu tinggal air limbah dalam reaktor anaerob, yang tergantung pada karakteristik air limbah dan kondisi lingkungan, harus cukup lama untuk proses 461

45 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit metabolisma oleh bakteri anaerobik dalam reaktor pengurai. Penguraian didasarkan pada bakteri yang tumbuh menempel mempunyai waktu tinggal yang rendah (1-10 hari) dari pada bakteri yang terdispersi dalam air (10-60 hari). Waktu tinggal pengurai mesophilik dan termophilik antara hari tetapi dapat lebih rendah lagi (Sterritt dan Lester, 1988). c) Keasaman (ph) Kebanyakan pertumbuhan bakteri metanogenik berada pada kisaran ph antara 6,7-7,4, tetapi optimalnya pada kisaran ph antara 7,0-7,2 dan proses dapat gagal jika ph mendekati 6,0. Bakteri acidogenik menghasilkan asam organik, yang cenderung menurunkan ph bioreaktor. Pada kondisi normal, penurunan ph ditahan oleh bikarbonat yang dihasilkan oleh bakteri metanogen. Dibawah kondisi lingkungan yang berlawanan kapasitas buffering dari sistem dapat terganggu, dan bahkan produksi metan dapat terhenti. Asiditas lebih berpengaruh terhadap metanogen dari pada bakteri acidogenik. Peningkatan tingkat volatil merupakan indikator awal dari terganggunya sistem. Monitoring ratio asam volatil total (asam asetat) terhadap alkali total (kalsium karbonat) disarankan dibawah 0,1 (Sahm, 1984). Salah satu metode untuk memperbaiki keseimbangan ph adalah meningkatkan alkaliniti dengan menambah bahan kimia seperti lime (kapur), anhydrous ammonia, sodium hidroksida, atau sodium bikarbonat. d) Komposisi Kimia Air Limbah Bakteri metanogenik dapat menghasilkan metan dari karbohidrat, protein, dan lipida, dan juga dari senyawa komplek aromatik (contoh : ferulik, vanilik, dan asam syringik). Walaupun demikian beberapa senyawa lignin dan n-parafin sulit terurai oleh bakteri anaerobik. Air limbah harus diseimbangkan makanannya (nitrogen, fosfor, sulfur) untuk memelihara pencernaan anaerobik. Rasio C:N:P untuk bakteri anaerobik adalah 700:5:1 (Sahmn, 1984). Beberapa pengamat menilai bahwa ratio C/N yang tepat 462

46 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng. untuk produksi gas yang optimal sebaiknya sekitar : 1 (Polprasert, 1989). Metanogen menggunakan ammonia dan sulfida sebagai sumber nitrogen dan sulfur. Walaupun sulfida bebas adalah toksik terhadap metanogen bakteri pada tingkat mg/l, unsur ini merupakan sumber sulfur utama untuk bakteri metanogen (Speece, 1983). e) Kompetisi Metanogen dengan Bakteri Pemakan Sulfat Bakteri pereduksi sulfat dan metanogen dapat memperebutkan donor elektron yang sama, asetat dan H 2. Studi tentang kinetik pertumbuhan dari dua kelompok bakteria ini menunjukkan bahwa bakteri pemakan sulfat mempunyai afinitas yang lebih tinggi terhadap asetat (K s = 9,5 mg/l) dari pada metanogen (K s = 32,8 mg/l). Ini berarti bahwa bakteri pemakan sulfat akan memenangkan kompetisi pada kondisi konsentrasi asetat yang rendah (Shonheit et al., 1982; Oremland, 1988; Yoda et al., 1987). Bakteri pemakan sulfat dan metanogen sangat kompetitif pada rasio COD/SO 4 berkisar 1,7-2,7. Pada rasio yang lebih tinggi baik untuk metanogen sedangkan bakteri pemakan sulfat lebih baik pada rasio yang lebih kecil. f) Zat Toksik Zat toksik kadang-kadang dapat menyebabkan kegagalan pada proses penguraian limbah dalam proses anaerobik. Terhambatnya pertumbuhan bakteri metanogen pada umumnya ditandai dengan penurunan produksi metan dan meningkatnya konsentrasi asam-asam volatil. berikut ini adalah beberapa zat toksik yang dapat menghambat pembentukan metan. Oksigen. Metanogen adalah bakteri anaerob dan dapat terhambat pertumbuhannya oleh oksigen dalam kadar trace level (Oremland, 1988; Roberton dan Wolfe, 1970). 463

47 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit Amonia. Amonia yang tidak terionisasi cukup toksik atau beracun untuk bakteri metanogen. Barangkali karena produksi amonia bebas tergantung ph (amonia bebas terbentuk pada ph tinggi), sedikit toksisitas yang dapat diamati pada ph netral. Amonia sebagai penghambat terhadap pembentukan metanogen pada konsentrasi mg/l. Penambahan amonia menambah waktu tinggal partikel padat (Bhattacharya dan Parkin, 1989). Hidrokarbon terklorinasi. Senyawa khlorin alifatis lebih beracun terhadap metanogen dari pada terhadap mikroorganisma hetrotropik aerobik (Blum dan Speece, 1992). Kloroform sangat toksik terhadap bakteri metanogen dan cenderung menghambat secara total, hal ini dapat diukur dari produksi metan dan akumulasi hidrogen pada konsentrasi diatas 1 mg/l (Hickey et al., 1987). Aklimatisasi senyawa ini meningkatkan toleransi metanogen sampai pada konsentrasi kloroform 15 mg/l Pemulihan kehidupan bakteri metanogen tergantung pada konsentrasi biomassa, waktu tinggal partikel padat, dan temperatur (Yang dan Speece, 1986). Senyawa Benzen. Kultur murni dari bakteri metanogen (contoh : Methanothix concilii, Methanobacterium espanolae, Methanobacterium bryantii) dapat dihambat pertumbuhannya oleh senyawa benzen (contoh : benzen, toloene, fenol, pentachlorophenol). Pentachlorophenol adalah yang paling toksik (beracun) dari pada seluruh benzen yang diuji (Patel et al., 1991). Formaldehida. Proses pembentukan metan (Methanogenesis) terhambat atau terganggu pada konsentrasi formadehida sebesar 100 mg/l tetapi segera pulih kembali pada konsentrasi yang lebih rendah (Hickey et al., 1988; Parkin dan Speece, 1982). 464

48 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng. Asam Volatil. Jika ph dijaga tetap netral, asam volatil seperti asam asetat atau butirik tidak berpengaruh besar (sedikit toksik) terhadap bakteri metan. Asam Lemak rantai panjang. Asam lemak rantai panjang (contoh : caprylic, capric, lauric, myristic, dan asam oleic) menghambat asetoklastik metanogen (contoh : Methanothrix spp.) dalam mencerna asetat dalam lumpur limbah (Koster dan Cramer, 1987). Logam Berat. Logam berat(contoh : Cu ++, Pb ++, Cd ++, Ni ++, Zn ++, Cr +6 ) yang ditermukan dalam air dan lumpur limbah dari industri dapat menghambat penguraian limbah anaerobik (Lin, 1992; Mueller dan Steiner, 1992). Toksisitas meningkat jika afinitas logam berat pada lumpur limbah (sludge) menurun dan sebaliknya jika afinitas pada lumpur logam berat tinggi menjadi sedikit toksik. Toksitas logam menghambat reaksi berikutnya dengan hidrogen sulfida, yang cenderung untuk pembentukan pengendapan logam berat yang tidak terlarut. Beberapa logam seperti nickel, kobalt, dan molybdenum pada konsentrasi kecil (trace) dapat merangsang bakteri methanogen (Murray dan Van Den Berg, 1981; Shonheit et al, 1979; Whiman dan Wolfe, 1980). Sianida. Sianida digunakan dalam proses industri seperti pembersihan logam dan elektroplating. Pemulihan bakteri metanogen tergantung pada konsentrasi biomassa, waktu tinggal partikel padat, dan temperatur (Fedorak et al., 1986; Yang dan Speece, 1985). 465

49 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit Sulfida. Sulfida adalah salah satu penghalang potensial dalam penguraian limbah anaerobik (Anderson et al, 1982). Melalui difusi sel membran lebih cepat untuk hidrogen sulfida yang tidak terionisasi dibandingkan dibandingkan yang terionisasi, toksisitas sulfida sangat tergantung pada ph (Koster et al., 1986). Sulfida sangat toksik untuk bakteri metanogenik jika konsentrasinya lebih dari mg/l. Bakteri pembentuk asam tidak begitu sensitif terhadap hidrogen sulfida dibandingkan dengan metanogen. Tanin. Tanin adalah senyawa fenolik yang berasal dari anggur, pisang, apel, kopi, kedelai, dan sereal. Senyawa ini umumnya toksik terhadap bakteri metanogen. Salinitas. Salinitas adalah jenis marial toksik lain dalam penguraian air limbah dalam sistem anaerobik. Karena potasium dapat menetralkan toksisitas sodium, maka jenis toksisitas ini dapat dihambat dengan menambah garam potasium dalam air limbah. Efek Balik (Feedback Inhibition). Sistem anaerobik dapat dihambat oleh beberapa hasil antara (intermediates produced) selama proses. Tingginya konsentrasi hasil antara ini (seperti : H 2, asam lemak volatil) toksik Keunggulan Dan Kekurangan Proses Anaerob Keunggulan proses anaerobik dibandingkan proses aerobik adalah sebagai berikut (Lettingan et al, 1980; Sahm, 1984; Sterritt dan Lester, 1988; Switzenbaum, 1983) : 466

50 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng. Proses anaerobik dapat segera menggunakan CO 2 yang ada sebagai penerima elektron. Proses tersebut tidak membutuhkan oksigen dan pemakaian oksigen dalam proses penguraian limbah akan menambah biaya pengoperasian. Penguraian anaerobik menghasilkan lebih sedikit lumpur (3-20 kali lebih sedikit dari pada proses aerobik), energi yang dihasilkan bakteri anaerobik relatif rendah. Sebagian besar energi didapat dari pemecahan substrat yang ditemukan dalam hasil akhir, yaitu CH 4. Dibawah kondisi aerobik 50% dari karbon organik dirubah menjadi biomassa, sedangkan dalam proses anaerobik hanya 5% dari karbon organik yang dirubah menjadi biomassa. Dengan proses anaerobik satu metrik ton COD tinggal kg biomassa, sedangkan proses aerobik masih tersisa kg biomassa (Speece, 1983; Switzenbaum, 1983). Proses anaerobik menghasilkan gas yang bermanfaat, metan. Gas metan mengandung sekitar 90% energi dengan nilai kalori kkal/m 3, dan dapat dibakar ditempat proses penguraian atau untuk menghasilkan listrik. Sedikit energi terbuang menjadi panas (3-5%). Pruduksi metan menurunkan BOD dalam Penguraian lumpur limbah. Energi untuk penguraian limbah kecil. Penguraian anaerobik cocok untuk limbah industri dengan konsentrasi polutan organik yang tinggi. Memungkinkan untuk diterapkan pada proses Penguraian limbah dalam jumlah besar. Sistem anaerobik dapat membiodegradasi senyawa xenobiotik (seperti chlorinated aliphatic hydrocarbons seperti trichlorethylene, trihalo-methanes) dan senyawa alami recalcitrant seperti lignin. Beberapa kelemahan Penguraian anaerobik : Lebih Lambat dari proses aerobik Sensitif oleh senyawa toksik Start up membutuhkan waktu lama Konsentrasi substrat primer tinggi 467

51 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit Proses Pengolahan Biologis Secara Aerob Mekanisme Proses Aerob Di dalam proses pengolahan air limbah organik secara biologis aerobik, senyawa komplek organik akan terurai oleh aktifitas mikroorganisme aerob. Mikroorgnisme aerob tersebut didalam aktifitasnya memerlukan oksigen atau udara untuk memecah senyawa organik yang komplek menjadi CO2 (karbon dioksida) dan air serta ammonium, selanjutnya amonium akan dirubah menjadi nitrat dan H 2 S akan dioksidasi menjadi sulfat. Secara sederhana reaksi penguraian senyawa organik secara aerobik dapat digambarkan sebagai berikut : Reaksi Penguraian Organik : Oksigen (O2) Senyawa Polutan organik CO 2 + H NH 4 + Biomasa Heterotropik Reaksi Nitrifikasi : NH ,5 O 2 NO H + + H 2 O NO ,5 O 2 NO 3 - Reaksi Oksidasi Sulfur : S ½ O H + S 0 + H 2 O 2 S + 3 O H 2 O 2 H 2 SO 4 Berbeda dengan proses anaerob, beban pengolahan pada proses aerob lebih rendah, sehingga prosesnya ditempatkan sesudah proses anaerob. Pada proses aerob hasil pengolahan dari proses anaerob yang masih mengandung zat organik dan nutrisi diubah menjadi sel bakteri baru, hidrogen maupun karbondioksida oleh sel bakteri dalam kondisi cukup oksigen. 468

52 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Mekanisme Proses Aerob a) Temperatur Temperatur tidak hanya mempengaruhi aktivitas metabolisme dari populasi mikroorganisme, tetapi juga mempengaruhi beberapa faktor seperti kecepatan transfer gas dan karakteristik pengendapan lumpur. Temperatur optimum untuk mikroorganisme dalam proses aerob tidak berbeda dengan proses anaerob. b) Keasaman (ph) Nilai ph merupakan faktor kunci bagi pertumbuhan mikroorganisme. Beberapa bakteri dapat hidup pada ph diatas 9,5 dan di bawah 4,0. Secara umum ph optimum bagi pertumbuhan mikroorganisme adalah sekitar 6,5-7,5. c) Waktu Tinggal Hidrolis (WTH) Waktu Tinggal Hidrolis (WTH) adalah waktu perjalanan limbah cair di dalam reaktor, atau lamanya proses pengolahan limbah cair tersebut. Semakin lama waktu tinggal, maka penyisihan yang terjadi akan semakin besar. Sedangkan waktu tinggal pada reaktor aerob sangat bervariasi dari 1 jam hingga berhari-hari. d) Nutrien Disamping kebutuhan karbon dan energi, mikroorganisme juga membutuhkan nutrien untuk sintesa sel dan pertumbuhan. Kebutuhan nutrien tersebut dinyatakan dalam bentuk perbandingan antara karbon dan nitrogen serta phospor yang merupakan nutrien anorganik utama yang diperlukan mikroorganisme dalam bentuk BOD : N : P 469

53 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit Pengolahan Air Limbah Dengan Proses Biofilter Reaktor Biofilter Tercelup Reaktor biofilter lekat tercelup adalah suatu bioreaktor lekat diam dimana mikroorganisme tumbuh dan berkembang di atas suatu media, yang dapat terbuat dari plastik atau batu, yang di dalam operasinya dapat tercelup sebagian atau seluruhnya, atau hanya dilewati air saja (tidak tercelup sama sekali), dengan membentuk suatu lapisan lendir untuk melekat di atas permukaan media tersebut, sehingga menbentuk lapisan biofilm. Biofilm tumbuh pada hampir semua permukaan di dalam suatu lingkungan perairan. Sistem biofilm ini kemudian dimanfaatkan dalam proses pengolahan air buangan untuk menurunkan kandungan senyawa organik. Biofilm merupakan lapisan yang terbentuk dari sel-sel bio solid dan material inorganik dalam bentuk polimetrik matriks yang menempel pada suatu lapisan penyokong (support media). Proses pengolahan air limbah dengan sistem biofilm atau biofilter secara garis besar dapat dilakukan dalam kondisi aerobik, anaerobik, atau kombinasi anaerobik dan aerobik. Proses aerobik dilakukan dengan kondisi adanya oksigen terlarut di dalam reaktor air limbah, dan proses anaerobik dilakukan dengan tanpa adanya oksigen di dalam reaktor air limbah. Sedangkan proses kombinasi anaerob-aerob adalah merupakan gabungan proses anaerobik dan proses aerobik. P roses operasi biofilter secara anaerobik digunakan untuk air limbah dengan kandungan zat organik cukup tinggi, dan dari proses ini akan dihasilkan gas methan. Jika kadar COD limbah kurang dari 4000 mg/l seharusnya limbah tersebut diolah pada kondisi aerob, sedangkan COD lebih besar dari 4000 mg/l diolah pada kondisi anaerob. 470

54 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng Prinsip Pengolahan Air Limbah Dengan Proses Biofilter Tercelup Proses pengolahan air limbah dengan sistem biofilm atau biofilter secara garis besar dapat diklasifikasikan seperti pada Gambar 3.6. Proses tersebut dapat dilakukan dalam kondisi aerobik, anaerobik atau kombinasi anaerobi dan aerobik. Proses aerobik dilakukan dengan kondisi adanya oksigen terlarut di dalam reaktor air limbah, dan proses anaerobik dilakukan dengan tanpa adanya oksigen dalam reaktor air limbah. Gambar 3.6. Kalsifikasi Cara Pengolahan Airlimbah Dengan Proses Film Mikrobiologis (Proses Biofilm) Sedangkan proses kombinasi anaerob-aerob adalah merupakan gabungan proses anaerobi dan proses aerobik. Proses ini biasanya digunakan untuk menghilangan kandungan nitrogen di dalam air limbah. Pada kondisi aerobik terjadi proses nitrifikasi yakni nitrogen ammonium diubah menjadi nitrat (NH + 4 NO 3 ) dan pada kondisi anaerobik terjadi proses denitrifikasi yakni nitrat yang terbentuk diubah menjadi gas nitrogen (NO 3 N 2 ). 471

55 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit Mekanisme proses metabolisme di dalam sitem biofilm secara aerobik secara sederhana dapat diterangkan seperti pada Gambar 3.7. Gambar 3.7. Mekanisme Proses Metabolisme Di Dalam Sistem Biofilm Gambar tersebut menunjukkan suatu sistem biofilm yang yang terdiri dari medium penyangga, lapisan biofilm yang melekat pada medium, lapisan alir limbah dan lapisan udara yang terletak diluar. Senyawa polutan yang ada di dalam air limbah misalnya senyawa organik (BOD, COD), ammonia, phospor dan lainnya akan terdifusi ke dalam lapisan atau film biologis yang melekat pada permukaan medium. Pada saat yang bersamaan dengan menggunakan oksigen yang terlarut di dalam air limbah senyawa polutan tersebut akan diuraikan oleh mikroorganisme yang ada di dalam lapisan biofilm dan energi yang dihasilhan akan diubah menjadi biomasa. Sulpai oksigen pada lapisan biofilm dapat dilakukan dengan beberapa cara misalnya pada sistem RBC yakni dengan cara kontak dengan udara luar, pada 472

56 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng. sistem Trickling Filter dengan aliran balik udara, sedangkan pada sistem biofilter tercelup dengan menggunakan blower udara atau pompa sirkulasi. Jika lapiasan mikrobiologis cukup tebal, maka pada bagian luar lapisan mikrobiologis akan berada dalam kondisi aerobik sedangkan pada bagian dalam biofilm yang melekat pada medium akan berada dalam kondisi anaerobik. Pada kondisi anaerobik akan terbentuk gas H 2 S, dan jika konsentrasi oksigen terlarut cukup besar maka gas H 2 S yang terbentuk tersebut akan diubah menjadi sulfat (SO 4 ) oleh bakteri sulfat yang ada di dalam biofilm. Selain itu pada zona aerobik nitrogen ammonium akan diubah menjadi nitrit dan nitrat dan selanjutnya pada zona anaerobik nitrat yang terbentuk mengalami proses denitrifikasi menjadi gas nitrogen. Oleh karena di dalam sistem bioflim terjadi kondisi anaerobik dan aerobik pada saat yang bersamaan maka dengan sistem tersebut maka proses penghilangan senyawa nitrogen menjadi lebih mudah. Hal ini secara sederhana ditunjukkan seperti pada Gambar 3.8. Gambar 3.8. Mekanisne Penghilangan Ammonia Di Dalam Proses Biofilter 473

57 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit Proses pengolahan air limbah dengan proses biofilm atau biofilter tercelup dilakukan dengan cara mengalirkan air limbah ke dalam reaktor biologis yang di dalamnya diisi dengan media penyangga untuk pengebang-biakan mikroorganisme dengan atau tanpa aerasi. Untuk proses anaerobik dilakukan tanpa pemberian udara atau oksigen. Posisi media biofilter tercelup di bawah permukaan air. Media biofilter yang digunakan secara umum dapat berpa bahan material organik atau bahan material anorganik. Untuk media biofilter dari bahan organik misalnya dalam bentuk tali, bentuk jaring, bentuk butiran tak teratur (random packing), bentuk papan (plate), bentuk sarang tawon dan lain-lain. Sedangkan untuk media dari bahan anorganik misalnya batu pecah (split), kerikil, batu marmer, batu tembikar, batu bara (kokas) dan lainnya. Di dalam proses pengolahan air limbah dengan sistem biofilter tercelup aerobik, sistem suplai udara dapat dilakukan dengan berbagai cara, tetapi yang sering digunakan adalah seperti yang tertera pada Gambar 3.9. Beberapa cara yang sering digunakan antara lain aerasi samping, aerasi tengah (pusat), aerasi merata seluruh permukaan, aerasi eksternal, aerasi dengan air lift pump, dan aersai dengan sistem mekanik. Masing-masing cara mempunyai keuntungan dan kekurangan. Sistem aerasi juga tergantung dari jenis media maupun efisiensi yang diharapkan. Penyerapan oksigen dapat terjadi disebabkan terutama karena aliran sirkulasi atau aliran putar kecuali pada sistem aerasi merata seluruh permukaan media. Di dalam proses biofilter dengan sistem aerasi merata, lapisan mikroorganisme yang melekat pada permukaan media mudah terlepas, sehingga seringkali proses menjadi tidak stabil. Tetapi di dalam sistem aerasi melalui aliran putar, kemampuan penyerapan oksigen hampir sama dengan sistem aerasi dengan menggunakan difuser, oleh karena itu untuk penambahan jumlah beban yang besar sulit dilakukan. Berdasarkan hal tersebut diatas belakangan ini penggunaan sistem aerasi merata banyak dilakukan karena mempunyai kemampuan penyerapan oksigen yang besar. 474

58 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng. Jika kemampuan penyerapan oksigen besar maka dapat digunakan untuk mengolah air limbah dengan beban organik (organic loading) yang besar pula. Oleh karena itu diperlukan juga media biofilter yang dapat melekatkan mikroorganisme dalam jumlah yang besar. Biasanya untuk media biofilter dari bahan anaorganik, semakin kecil diameternya luas permukaannya semakin besar, sehinggan jumlah mikroorganisme yang dapat dibiakkan juga menjadi besar pula. Jika sistem aliran dilakukan dari atas ke bawah (down flow) maka sedikit banyak terjadi efek filtrasi sehingga terjadi proses peumpukan lumpur organik pada bagian atas media yang dapat mengakibatkan penyumbatan. Oleh karena itu perlu proses pencucian secukupnya. Jika terjadi penyumbatan maka dapat terjadi aliran singkat (Short pass) dan juga terjadi penurunan jumlah aliran sehingga kapasitas pengolahan dapat menurun secara drastis. Pengolahan air limbah dengan proses biofim mempunyai beberapa keunggulan antara lain : a) Pengoperasiannya mudah Di dalam proses pengolahan air limbah dengan sistem biofilm, tanpa dilakukan sirkulasi lumpur, tidak terjadi masalah bulking seperti pada proses lumpur aktif (Activated sludge process). Oleh karena itu pengelolaaanya sangat mudah. Gambar 3.9. Beberapa Metoda Aerasi Untuk Proses Pengolahan Air Limbah Dengan Sistem Biofilter Tercelup 475

59 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit b) Lumpur yang dihasilkan sedikit Dibandingakan dengan proses lumpur aktif, lumpur yang dihasilkan pada proses biofilm relatif lebih kecil. Di dalam proses lumpur aktif antara % dari BOD yang dihilangkan (removal BOD) diubah menjadi lumpur aktif (biomasa) sedang-kan pada proses biofilm hanya sekitar %. Hal ini disebabkan karena pada proses biofilm rantai makanan lebih panjang dan melibatkan aktifitas mikro-organisme dengan orde yang lebih tinggi dibandingkan pada proses lumpur aktif. c) Dapat digunakan untuk pengolahan air limbah dengan konsentrasi rendah maupun konsentrasi tinggi Oleh karena di dalam proses pengolahan air limbah dengan sistem biofilm mikroorganisme atau mikroba melekat pada permukaan medium penyangga maka pengontrolan terhadap mikroorganisme atau mikroba lebih mudah. Proses biofilm tersebut cocok digunakan untuk mengolah air limbah dengan konsentrasi rendah maupun konsentrasi tinggi. d) Tahan terhadap fluktuasi jumlah air limbah maupun fluktuasi konsentrasi Pengaruh penurunan suhu terhadap efisiensi pengolahan kecil. Jika suhu air limbah turun maka aktifitas mikroorganisme juga berkurang, tetapi oleh karena di dalam proses biofilm substrat maupun enzim dapat terdifusi sampai ke bagian dalam lapisan biofilm dan juga lapisan biofilm bertambah tebal maka pengaruh penurunan suhu (suhu rendah) tidak begitu besar Media Biofilter Media biofilter termasuk hal yang penting, karena sebagai tempat tumbuh dan menempel mikroorganisme, untuk mendapatkan unsur-unsur kehidupan yang dibutuhkannya, seperti nutrien dan oksigen. Dua sifat yang paling penting yang harus ada dari media adalah : Luas permukaan dari media, karena semakin luas permukaan media maka semakin besar jumlah biomassa per-unit volume. 476

60 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng. Persentase ruang kosong, karena semakin besar ruang kosong maka semakin besar kontak biomassa yang menempel pada media pendukung dengan substrat yang ada dalam air buangan. Untuk mendapatkan permukaan media yang luas, media dapat dimodifikasikan dalam berbagai bentuk seperti bergelombang, saling silang, dan sarang tawon. Media yang digunakan dapat berupa kerikil, batuan, plastik (polivinil chlorida), pasir, dan partikel karbon aktif. Untuk media biofilter dari bahan organik banyak yang dibuat dengan cara dicetak dari bahan tahan karat dan ringan misalnya PVC dan lainnya, dengan luas permukaan spesifik yang besar dan volule rongga (porositas) yang besar, sehingga dapat melekatkan mikroorganisme dalam jumlah yang besar dengan resiko kebuntuan yang sangat kecil. Dengan demikian memungkinkan untuk pengolahan air limbah dengan beban konsentrasi yang tinggi serta efisiensi pengolahan yang cukup besar. Salah Satu contoh media biofilter yang banyak digunakan yakni media dalam bentuk sarang tawon (honeycomb tube) dari bahan PVC. Kelebihan dalam menggunakan media plastik tersebut antara lain : Mempunyai luas permukaan per m 3 volume sebesar m 2 /m 3 Volume rongga yang besar dibanding media lainnya. Penyumbatan pada media yang terjadi sangat kecil. Beberapa contoh perbandingan luas permukaan spesifik biofilter dapat dilihat pada Tabel 3.3 : dari berbagai media Tabel 3.3. Perbandingan Luas Permukaan Spesifik Media Biofilter No Jenis Media Luas Permukaan spesifiik (m 2 /m 3 ) 1. Trickling filter dengan batu pecah Model sarang tawon (honeycomb modul) Tipe jaring RBC

61 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit 3.2. Jumlah Air Limbah Menurut Nomura dan Soufyan jumlah kebutuhan air untuk rumah sakit yakni 500 liter per bed per hari untuk rumah sakit besar, sedangkan untuk rumah sakit tipe kecil 350 liter per bed per hari. Untuk Rumah sakit tipe kecil dengan jumlah bed antara bed perkiraan jumlah air limbah yang dikelurarkan adalah sekitar M 3 per hari Disain Proses Proses Pengolahan Seluruh air limbah yang dihasilkan oleh kegiatan rumah sakit, yakni yang berasal dari limbah domistik maupun air limbah yang berasal dari kegiatan klinis rumah sakit dikumpulkan melalui saluran pipa pengumpul. Selanjutnya dialirkan ke bak kontrol. Fungsi bak kontrol adalah untuk mencegah sampah padat misalnya plastik, kaleng, kayu agar tidak masuk ke dalam unit pengolahan limbah, serta mencegah padatan yang tidak bisa terurai misalnya lumpur, pasir, abu gosok dan lainnya agar tidak masuk kedalam unit pengolahan limbah. Dari bak kontrol, air limbah dialirkan ke bak pengurai anaerob. Bak pengurai anaerob dibagi menjadi dua buah ruangan yakni bak pengendapan atau bak pengurai awal, biofilter anaerob tercelup dengan aliran dari bawah ke atas (Up Flow. Air limpasan dari bak pengurai anaerob selanjutnya dialirkan ke unit pengolahan lanjut. Unit pengolahan lanjut tersebut terdiri dari beberapa buah ruangan yang berisi media dari bahan PVC bentuk sarang tawon untuk pembiakan mikro-organisme yang akan menguraikan senyawa polutan yang ada di dalan air limbah. Setelah melalui unit pengolahan lanjut, air hasil olahan dialirkan ke bak khlorinasi. Di dalam bak khlorinasi air limbah dikontakkan dengan khlor tablet agar seluruh mikroorganisme patogen dapat dimatikan. Dari bak khlorinasi air limbah sudah dapat dibuang langsung ke sungai atau saluran umum. 478

62 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng Penguraian Anaerob Air limbah yang dihasilkan dari proses kegiatan rumah sakit atau puskesmas dikumpulkan melalui saluran air limbah, kemudian dilairkan ke bak kontrol untuk memisahkan kotoran padat. Selanjutnya, sambil di bubuhi dengan larutan kapur atau larutan NaOH air limbah dialirkan ke bak pengurai anaerob. Di dalam bak pengurai anaerob tersebut polutan organik yang ada di dalam air limbah akan diuraikan oleh mikroorganisme secara anaerob, menghasilkan gas methan dan H 2 S. Dengan proses tahap pertama konsentrasi COD dalam air limbah dapat diturukkan sampai kira-kira ppm (efisiensi pengolahan %). Air olahan tahap awal ini selanjutnya diolah dengan proses pengolahan lanjut dengan sistem biofilter anaerobaerob Proses Pengolahan Lanjut Proses pengolahan lanjut ini dilakukan dengan sistem biofilter anaerob-aerob. Pengolahan air limbah dengan proses biofilter anaerob-aerob terdiri dari beberapa bagian yakni bak pengendap awal, biofilter anaerob (anoxic), biofilter aerob, bak pengendap akhir, dan jika perlu dilengkapi dengan bak kontaktor khlor. Air limbah yang berasal dari proses penguraian anaerob (pengolahan tahap perama) dialirkan ke bak pengendap awal, untuk mengendapkan partikel lumpur, pasir dan kotoran lainnya. Selain sebagai bak pengendapan, juga berfungasi sebagai bak pengontrol aliran, serta bak pengurai senyawa organik yang berbentuk padatan, sludge digestion (pengurai lumpur) dan penampung lumpur. Air limpasan dari bak pengendap awal selanjutnya dialirkan ke bak kontaktor anaerob dengan arah aliran dari atas ke dan bawah ke atas. Di dalam bak kontaktor anaerob tersebut diisi dengan media dari bahan plastik berbentuk sarang tawon. Jumlah bak kontaktor anaerob ini bisa dibuat lebih dari satu sesuai dengan kualitas dan jumlah air baku yang akan diolah. Penguraian zat-zat organik yang ada dalam air limbah dilakukan oleh bakteri anaerobik atau facultatif aerobik Setelah beberapa hari operasi, pada permukaan media filter akan tumbuh lapisan film mikroorganisme. Mikroorganisme inilah yang akan menguraikan zat organik yang belum sempat terurai pada bak pengendap. 479

63 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit Air limpasan dari bak kontaktor anaerob dialirkan ke bak kontaktor aerob. Di dalam bak kontaktor aerob ini diisi dengan media dari bahan kerikil, plastik (polyethylene), batu apung atau bahan serat, sambil diaerasi atau dihembus dengan udara sehingga mikro organisme yang ada akan menguraikan zat organik yang ada dalam air limbah serta tumbuh dan menempel pada permukaan media. Dengan demikian air limbah akan kontak dengan mikro-orgainisme yang tersuspensi dalam air maupun yang menempel pada permukaan media yang mana hal tersebut dapat meningkatkan efisiensi penguraian zat organik, deterjen serta mempercepat proses nitrifikasi, sehingga efisiensi penghilangan ammonia menjadi lebih besar. Proses ini sering di namakan Aerasi Kontak (Contact Aeration). Dari bak aerasi, air dialirkan ke bak pengendap akhir. Di dalam bak ini lumpur aktif yang mengandung massa mikroorganisme diendapkan dan dipompa kembali ke bagian inlet bak aerasi dengan pompa sirkulasi lumpur. Sedangkan air limpasan (over flow) dialirkan ke bak khlorinasi. Di dalam bak kontaktor khlor ini air limbah dikontakkan dengan senyawa khlor untuk membunuh mikroorganisme patogen. Air olahan, yakni air yang keluar setelah proses khlorinasi dapat langsung dibuang ke sungai atau saluran umum. Dengan kombinasi proses anaerob dan aerob tersebut selain dapat menurunkan zat organik (BOD, COD), ammonia, deterjen, padatan tersuspensi (SS), phospat dan lainnya. Dengan adanya proses pengolahan lanjut tersebut konsentrasi BOD dalam air olahan yang dihasilkan relatif rendah yakni sekitar ppm Kapasitas Alat Contoh unit alat berikut ini dirancang untuk dapat mengolah air limbah sebesar 20 m 3 /hari. Skenario proses IPAL serta reduksi polutan organik (BOD) ditunjukkan seperti pada Gambar

64 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng. Gambar Skenario Proses IPAL Serta Reduksi Polutan Organik (BOD) Perhitungan Disain Teknis IPAL Kapasitas Rencana = 20 m 3 per hari. BOD Masuk = 400 mg/lt. SS Masuk = 200 mg/lt Efisiensi Pengolahan Total = % BOD keluar = 20 mg/lt SS keluar = 20 mg/lt 1. Bak ekualisasi Kapasitas Rencana = 20 per hari. BOD Masuk = 400 mg/lt. BOD keluar = 400 mg/lt Waktu Tinggal (WTH) = 12 jam Volume bak = 10 m 3 481

65 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit Dimensi bak : Lebar = 2,0 m Panjang = 2,5 m Kedalaman = 2 m Tinggi ruang bebas = 0,5 m Chek Waktu Tinggal : 12 jam 2. Pompa Air Limbah Kapasitas Tipe Total Head Jumlah Listrik = 20 M3/hari = Pompa Celup = 9 meter = 1 buah (satu untuk cadangan) = 250 watt, volt 3. Biofilter Anaerob BOD Masuk = 400 mg/lt. Efisiensi Pengolahan = 60 % BOD keluar = 160 mg/lt Untuk pengolahan air dengan proses biofilter standar Beban BOD per volume media 0,4 4,7 kg BOD /m 3.hari. Ditetapkan beban BOD yang digunakan 2,5 kg BOD /m 3.hari. Beban BOD di dalam air limbah = 20 m 3 /hari X 400 g/m 3 = g/hari = 8 kg/hari 8 kg/hari Volume media yang diperlukan = 3,2 m 3. 2,5 kg/m 3.hari 482

66 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng. Volume Media = 70 % dari total Volume rekator, Volume Reaktor yang diperlukan = 10/7 x 3,2 m 3 = 4,6 m 3 4,6 m 3 Waktu Tinggal Reaktor Anaerob yang dibutuhkan = x 24 jam/hari 20 m 3 /hari Dimensi : Lebar Panjang Kedalaman air efektif Ruang Bebas = 1,5 m = 1,5 m = 2,0 m = 20 cm = 5,52 jam Pengolahan Lanjut Bak Pengendapan Awal Kapasitas Rencana = 20 m 3 per hari. BOD Masuk = 160 mg/lt. Efisiensi Pengolahan = 25 % BOD keluar = 120 mg/lt Waktu Tinggal (WTH) = 2 jam Volume bak = 1,67 m 3 Dimensi bak : Lebar Panjang Tinggi Kedalaman Air efektif = 1,5 m = 0,6 m = 2,2 m = 2,0 m Chek : Waktu Tinggal (Retention Time) rata-rata = + 2,162 Jam Beban permukaan (surface loading) rata-rata = 22,2 m3/m2.hari 483

67 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit Standar : Waktu tinggal = 2 jam Beban permukaan = m3/m2.hari. (JWWA) Biofilter Zona Aanoksik (Anaerob) Kapasitas Rencana = 20 m 3 per hari. BOD Masuk = 120 mg/lt. Efisiensi Pengolahan = 60 % BOD keluar = 48 mg/lt Untuk pengolahan air dengan proses biofilter standar Beban BOD per volume media 0,4 4,7 kg BOD /m 3.hari. Ditetapkan beban BOD yang digunakan = 1,0 kg BOD /m 3.hari. Beban BOD di dalam air limbah = 20 m 3 /hari X 120 g/m 3 = g/hari = 2,4 kg/hari 2,4 kg/hari Volume media yang diperlukan = = 2,4 m 3. 1,0 kg/m 3.hari Volume Media = 60 % dari total Volume rekator, Volume Reaktor yang diperlukan = 10/6 x 2,4 m 3 = 4,0 m 3 4 m 3 Waktu Tinggal Reaktor Anaerob yang dibutuhkan = x 24 jam/hari = = 4,8 jam 20 m 3 /hari Dimensi : Lebar Panjang = 1,5 m = 1,4 m 484

68 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng. Kedalaman air efektif Tinggi ruang bebas Jumlah ruang = 2,0 m = 0,2 m = di bagi menjadi 2 ruangan Chek : Waktu tinggal rata-rata = 4,8 jam Tinggi ruang lumpur = 0,2 m Tinggi Bed media pembiakan mikroba = 1,5 m Tinggi air di atas bed media = 30 cm Volume media pada biofilter anaerob = 3,6 m3. BOD Loading per volume media = 1,0 Kg BOD/m 3.hari. Standar high rate trickling filter : 0,4 4,7 kg BOD/m 2.hari. (Ebie Kunio, 1995) Biofilter Aerob Kapasitas Rencana = 20 m 3 per hari. BOD Masuk = 48 mg/lt. Efisiensi Pengolahan = 50 % BOD keluar = 24 mg/lt Untuk pengolahan air dengan proses biofilter standar Beban BOD per volume media 0,4 4,7 kg BOD /m 3.hari. Ditetapkan beban BOD yang digunakan = 1,0 kg BOD /m 3.hari. Beban BOD di dalam air limbah Jumlah BOD yang dihilangkan = 20 m 3 /hari X 48 g/m 3 = 960 g/hari = 0,96 kg/hari. = 0,5 x 0,96 kg/hari = 0,48 kg/hari. Beban BOD per volume media yang digunakan = 1,0 kg/m 3.hari. 485

69 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit 0,96 kg/hari Volume media yang diperlukan = = 0,96 m 3. 1,0 kg/m 3.hari Volume media = 0,5 Volume Reaktor Voleme Reaktor Biofilter Areob Yang diperlukan = 10/5 x 0,96m 3 = 1,92 m 3 Dimensi Reaktor Biofilter Areob : Lebar Panjang Kedalan air efektif Tinggi ruang bebas = 1,5 m = 0,7 m = 2,0 m = 0,2 m Chek : Waktu tinggal total rata-rata Tinggi ruang lumpur Tinggi Bed media pembiakan mikroba Tinggi air di atas bed media = + 2,52 jam = 0,2 m = 1,5 m = 30 cm Reaktor dibagi menjadi dua ruangan yakni ruangan aerasi dan ruangan biofilter. Volume total media pada biofilter aerob = 1,5 m x 0,6 m x 1,5 m = 1,35 m 3 Chek : BOD Loading per volume media = 0,71 Kg BOD/m 3.hari. Standar high rate trickling filter : 0,4 4,7 kg BOD/m 2.hari. Kebutuhan Oksigen : Kebutuhan oksigen di dalam reaktor biofilter aerob sebanding dengan jumlah BOD yang dihilangkan. 486

70 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng. Jadi : Kebutuhan teoritis = Jumlah BOD yang dihilangkan = 0,48 kg/hari. Faktor keamanan ditetapkan + 1,4 Kebutuhan Oksigen Teoritis = 1,4 x 0,48 kg/ hari = 0,672 kg/hari. Temperatur udara rata-rata = 28 o C Berat Udara pada suhu 28 o C = 1,1725 kg/m 3. Di asumsikan jumlah oksigen didalam udara 23,2 %. Jadi : Jumlah Kebutuhan Udara teoritis = 0,672 kg/hari 1,1725 kg/m 3 x 0,232 g O 2 /g Udara = 2,47 m 3 /hari. Efisiensi Difuser = 1 % Kebutuhan Udara Aktual = 2,47 m 3 /hari 0,01 = 247 m 3 /hari = 0,172 m 3 /menit. Chek : Ratio Volume Udara /Volume Air Limbah = Blower Udara Yang diperlukan : Jika efisiesnsi blower dianggap 60 %, maka diperlukan blower dengan spesifikasi sbb: Spesifikasi Blower = 0,287 m 3 /menit Head = 2000 mm-aqua Jumlah = 2 unit 487

71 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit Difuser : Total transfer udara = 0,287 m 3 /menit Tipe Difuser yang digunakan : difuser gelembung kasar Bak Pengendap Akhir Kapasitas Rencana = 20 m 3 per hari. BOD Masuk = 24 mg/lt. Efisiensi Pengolahan = 5 % BOD keluar = 22,8 mg/lt Waktu Tinggal (WTH) = 2 jam Volume bak = 1,67 m 3 Dimensi bak : Lebar Panjang Tinggi Kedalaman Air efektif = 1,5 m = 0,6 m = 2,2 m = 2,0 m Chek : Waktu Tinggal (Retention Time) rata-rata = + 2,16 Jam Beban permukaan (surface loading) rata-rata = 22,22 m3/m2.hari Standar : Waktu tinggal Beban permukaan = 2 jam = m3/m2.hari. (JWWA) Total Waktu Tinggal di dalam Reaktor Pengolahan Lanjut = 2.16 jam + 4,8 jam + 2,52 jam jam = 11,64 Jam Total Waktu Tinggal Di dalmsistem IPAL = Waktu Tinggal Bak Ekualisasi + Waktu Tinggal Reaktor Anaerob + Waktu Tinggal Reaktor Pengolahan Lanjut = 12 Jam + 5,52 Jam + 11,64 jam = 29,16 Jam. 488

72 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng. Media Pembiakan Mikroba Material : PVC sheet Ketebalan : 0,15 0,23 mm Luas Kontak Spsesifik : m2/m3 Diameter lubang : 2 cm x 2 cm Warna : bening transparan. Berat Spesifik : kg/m3 Porositas Rongga : 0,98 Total Media Biofilter Yang Diperlukan = 10 m 3 Pompa Air Sirkulasi Kapasitas Tipe Total Head Jumlah Listrik : 10 M3/hari : Pompa Celup : 9 meter : 1 buah (satu untuk cadangan) : watt, volt Blower Udara Kapsitas : 0,213 m 3 per menit Total Head : 280 cm air Tipe : HiBLOW 60 Listrik : 100 watt Jumlah : 2 unit Gambar bak ekualisasi, reaktor biofilter anaerob serta reaktor pengolahan lanjut ditunjukkan seperti pada gambar 3.11 sampai dengan Gambar

73 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit 3.5. Bak Kontaktor Khlorine Unit IPAL Rumah sakit tersebut dapat dilengkapi dengan bak khlorinasi (bak kontaktor) yang berfungsi untuk mengkontakkan khlorine dengan air hasil pengolahan. Air limbah yang telah diolah sebelum dibuang ke saluran umum dikontakkan dengan khlorine agar mikroorganisme patogen yang ada di dalam air dapat dimatikan. Senyawa khlor yang digunakan adalah kaporit dalam bentuk tablet. Dari hasil perhitungan di atas, diagram proses pengolahan air limbah rumah sakit Kombinasi biofilter anaerob-aerob dapat dilihat seperti pada Gambar Gambar Bak Ekulisasi dapat dilihat pada Gambar 3.12 dan Gambar Penampang Biofilter Anaerobik untuk IPAL Rumah Sakit dapat dilihat pada Gambar Reaktor Biofilter Pengolahan Lanjut Untuk IPAL Rumah Sakit dapat dilihat pada Gambar 3.15 sampai dengan Gambar Alterantif lokasi IPAL dapat dilihat pada Gambar Media Biofilter dari bahan palstik tipe sarang tawon dapat dilitat seperti pada Gambar 3.11 Gambar Diagram Proses Pengolahan Air Limbah Rumah Sakit Kombinasi Biofilter Anaerob-Aerob 490

74 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng. Gambar Potongan Melintang Bak Ekulaisasi Gambar Bak Ekualisasi (Tampak Atas) 491

75 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit Gambar Penampang Biofilter Anaerobik untuk IPAL Rumah Sakit 492

76 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng. Gambar Penampang Biofilter Anaerobik untuk IPAL Rumah Sakit 493

77 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit Gambar Reaktor Biofilter Pengolahan Lanjut Untuk IPAL Rumah Sakit, Tampak Atas. Gambar Reaktor Biofilter Pengolahan Lanjut Untuk IPAL Rumah Sakit, Tampak Atas. 494

78 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng. Gambar Reaktor Biofilter Pengolahan Lanjut Untuk IPAL Rumah Sakit, Potongan melintang. Gambar Media Biofilter dari bahan palstik tipe sarang tawon 495

79 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit 3.6. Spesifikasi Teknis Alat Kapasitas 20 M 3 /Hari. 1. KAPASITAS DISAIN Kapasitas = 20 m3/hari Influent BOD = 400 ppm Influent SS = 300 ppm Effluent BOD = 30 ppm Effluent SS = 20 ppm Efisiensi Pengolahan = % 2. BAK EKUALISASI Dimensi bak : Lebar = 2 m Panjang = 2 m Kedalaman = 2,5 m Tinggi ruang bebas = 0,5 m Bahan = Bata Beton cor 3. UNIT REAKTOR ANAREOB Dimensi Reaktor : Panjang Lebar Tinggi Bahan Media = 150 cm = 150 cm = 230 cm = Fiber Rainforced Palstic (FRP) = Plastic Media (type: honeycomb tube) Spesific Area : m 2 /m 3 496

80 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng. 4. UNIT REAKTOR AREOB (PENGOLAHAN LANJUT) Dimensi Reaktor : Panjang Lebar Tinggi Bahan = 320 cm = 150 cm = 230 cm = Plastic Media (type: honeycomb tube) Spesific Area : m 2 /m 3 5. EQUIPMENT a. BLOWER UDARA : Tipe : HIBLOW 60 Listrik : 100 watt, 220 volt. Jumlah : 2 unit b. POMPA AIR BAKU LIMBAH Tipe Kapasitas Listrik Total Head Jumlah Material : Submersible Pump (Pompa Celup) : liter/menit : 100 watt : 8 meter : 1 unit : Stainless Steel c. POMPA SIRKULASI : Tipe Kapasitas Listrik Total Head Jumlah : Submersible Pump : 20 liter/menit : 75 watt : 6-8 meter : 1 unit 497

81 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit d. MEDIA BIOFILTER Material = PVC sheet Ketebalan = 0,15 0,23 mm Luas Kontak Spsesifik = m2/m3 Diameter lubang = 2 cm x 2 cm Warna = bening transparan. Berat Spesifik = kg/m3 Porositas Rongga = 0,98 Jumlah = 10 M Pembangunan Paket IPAL Rumah Sakit Kapasitas 20 M 3 / Hari Foto-foto peralatan dalam persiapan pembangunan unit IPAL di salah satu rumah sakit di Jakarta Reaktor Bofilter Anaerob 498

82 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng. Reaktor Pengolahan lanjut (Reaktor Aerob) Reaktor Pengolahan lanjut (Reaktor Aerob) 499

83 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit Penggalian Tanah dan Pemasangan Tiang Pondasi Untuk Tempat Reaktor Pembuatan Tutup Reaktor, Dipasang Setalah Reaktor Ditanam 500

84 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng. Persiapan Penyediaan Media Sarang Tawon Pemasangan Media Sarang Tawon Pada Reaktor 501

85 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit Setelah Media Sarang Tawon Dipasang Reaktor Ditutup Pinggir-Pinggir Reaktor Diisi Tanah Agar Padat dan Rapih 502

86 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng. Persiapan Pemasangan Kabel-kabel Listrik Pemasangan Kabel-kabel Listrik Untuk Pompa dan Blower 503

87 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit Pompa Sirkulasi Blower Udara 504

88 Ir. Nusa Idaman Said, M.Eng. Pemasangan Tutup Beton di Atas Reaktor Perapihan Lokasi Pemasangan Reaktor 505

89 Teknologi Pengolahan Limbah Cair Rumah Sakit Mengembalikan Fungsi Lokasi Pemasangan IPAL ke Fungsinya Semula Sebagai Pelataran Parkir Kendaraan 506