PENGOLAHAN AIR LIMBAH DOMESTIK SECARA FISIKA, KIMIA, DAN BIOLOGI *) Oleh : Drs. Slamet Santoso SP., M.S **) PENDAHULUAN Masalah pencemaran lingkungan di kota besar telah menunjukkan gejala yang cukup serius, khususnya masalah pencemaran air. Penyebab dari pencemaran tadi tidak hanya berasal dari buangan industri, tetapi juga masyarakat itu sendiri, yakni akibat air buangan rumah tangga yang jumlahnya makin hari makin besar sesuai dengan perkembangan penduduk maupun perkembangan kota. Ditambah lagi rendahnya kesadaran sebagian masyarakat yang langsung membuang kotoran/tinja maupun sampah ke sungai, menyebabkan proses pencemaran sungai-sungai yang ada bertambah cepat. Menurut Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup RI Nomor 112 Tahun 2003 tentang Baku Mutu Air Limbah Domestik antara lain dinyatakan bahwa air limbah domestik adalah air limbah yang berasal dari usaha dan atau kegiatan permukiman (real estate), rumah makan (restauran), perkantoran, perniagaan, apartemen dan asrama. Baku mutu air limbah domestik adalah ukuran batas atau kadar unsur pencemar dan atau jumlah unsur pencemar yang ditenggang keberadaannya dalam air limbah domestik yang akan dibuang atau dilepas ke air permukaan. Pengolahan air limbah domestik terpadu adalah sistem pengolahan air limbah yang dilakukan secara bersama-sama (kolektif) sebelum dibuang ke air permukaan. Dengan semakin besarnya laju perkembangan penduduk dan industrialisasi di kota-kota besar pada umumnya, telah mengakibatkan terjadinya penurunan kualitas lingkungan. Padatnya pemukiman dan kondisi sanitasi lingkungan yang buruk serta buangan industri yang langsung di buang ke badan air tanpa proses pengolahan telah menyebabkan pencemaran sungai-sungai yang ada di kota-kota tersebut, dan air tanah dangkal di sebagian besar daerah di wilayah kota-kota tersebut. *) Makalah disampaikan pada acara Penyuluhan kepada masyarakat Desa Kejawar tanggal 9 Agustus 2014 di Posdaya Tunas bangsa Desa Kejawar, Kec. Banyumas **) Dosen Tetap Fakultas Biologi Unsoed Purwokerto
2 Air limbah di kota-kota besar di Indinesia secara garis besar dapat dibagi menjadi tiga yaitu air limbah industri dan air limbah domestik yakni yang berasal dari buangan rumah tangga dan yang ketiga yakni air limbah dari perkantoran dan pertokoan (daerah komersial). Saat ini pencemaran akibat limbah domestik telah menunjukkan tingkat yang cukup serius. Selain itu sumber pencemaran yang potensial adalah air limbah yang berasal dari kegiatan industri kecil menengah. Untuk industri besar, masalah air limbah mungkin dapat diatasi oleh pihak industri sendiri karena mempunyai modal yang cukup, tetapi untuk masalah limbah dari industri kecil dan menengah yang jumlahnya sangat banyak sekali tersebut belum tersentuh sama sekali. Sebagai contoh misalnya industri kecl tahu-tempe. Limbah industri tahu/tempe ini dapat menimbulkan pencemaran yang cukup berat karena mengandung polutan organik yang cukup tinggi. Dari beberapa hasil penelitian, konsentrasi COD (Chemical Oxygen Demand) di dalam air limbah tahu -tempe cukup tinggi yakni berkisar antara 7.000 10.000 ppm, serta mempunyai keasaman yang rendah yakni ph 4 5. Dengan kondisi seperti tersebut diatas, air limbah industri tahutempe merupakan salah satu sumber pencemaran lingkungan yang sangat potensial. Saat ini pengelolaan air limbah industri tahu-tempe umumnya dilakukan dengan cara membuat bak penampung air limbah sehingga terjadi proses anaerob. Dengan adanya proses biologis anaerob tersebut maka kandungan polutan organik yang ada di dalam air limbah dapat diturunkan. Tetapi dengan proses tersebut efisiensi pengolahan hanya berkisar antara 50% - 70% saja. Dengan demikian jika konsentrasi COD dalam air limbah 7000 ppm, maka kadar COD yang keluar masih cukup tinggi yakni sekitar 2.100 ppm, sehingga hal ini masih menjadi sumber pencemaran lingkungan. Limbah rumah tangga juga berpotensi mencemari lingkungan, khususnya lingkungan perairan. Dari hasil penelitian yang dilakukan oleh Tim JICA (1990), jumlah unit air limbah dari buangan rumah tangga di Jakarta rata-rata per orang per hari adalah 118 liter, dengan konsentrasi BOD rata-rata 236 mg/lt dan pada tahun 2010 nanti diperkirakan akan meningkat menjadi 147 liter dengan konsentrasi BOD rata-rata 224 mg/lt. Sedangkan jumlah air limbah secara keseluruhan 1.316.113 M 3 /hari yakni untuk air buangan domestik 1.038.205 M 3 /hari, buangan perkantoran dan daerah komersial 448.933 M 3 /hari, dan buangan industri 105.437 M 3 /hari.
3 Di lain pihak fasilitas pengolahan limbah rumah tangga secara terpusat yang ada masih sangat minim sekali, yakni hanya melayani 3% dari seluruh wilayah Jakarta. Sebagai akibatnya, banyak sungai atau badan air di wilayah Jakarta yang tercemar berat oleh air limbah rumah tangga, air limbah perkantoran maupun air limbah yang berasal dari daerah komersial. Oleh karena itu perlu dilakukan upaya untuk mengatasi masalah tersebut. Salah satu alternatif untuk mengatasi masalah pencemaran oleh air limbah rumah tangga adalah dengan cara mengolah air limbah rumah tangga tersebut secara individual ( on site treatment) sebelum dibuang ke saluran umum. Makalah ini membahas tentang hasil rancang bangun dan pengujian pengolahan air limbah rumah tangga dengan sistem Kombinasi Biofilter Anaerob-Aerob, untuk menghilangkan polutan organik yang ada di dalam air limbah. TUJUAN DAN MANFAAT 1. Tujuan Memberikan pendalaman pengetahuan sekaligus meningkatkan kemampuan tentang cara-cara pengelolaan dan pengolahan limbah cair domestik (rumah tangga) sehingga limbah domestik yang dihasilkan rumah tangga tidak dibuang langsung ke lingkungan tetapi dikelola terlebhi dahulu. 2. Manfaat a. Meningkatkan kemampuan sumber daya manusia dalam mengelola limbah cair domestik (rumah tangga) b. Mengatasi pencemaran lingkungan yang disebabkan limbah cair domestik (rumah tangga) sejak awal. PENGARUH LIMBAH CAIR TERHADAP LINGKUNGAN Komposisi limbah cair secara umum terdiri atas air (± 99,9%) dan padatan (± 0,1%). Bahan padat yang terkandung dapat berupa senyawa kimia organik (protein, karbohidrat), ataupun senyawa kimia anorganik (garam d an logam) seperti terlihat pada skema berikut.
4 Air Limbah Air Bahan Padat Organik Anorganik Protein (65%) Karbohidrat (25%) Lemak (10%) Butiran Garam Logam Gambar 1. Skema Pengelompokan Bahan Yang Terkandung Di Dalam Air Limbah Limbah cair yang dihasilkan dari limbah domestik dan oleh industri dapat menimbulkan dampak negatif terhadap keseimbangan lingkungan apabila dibuang ke suatu badan air penerima (sungai) tanpa diolah terlebih dahulu. Pengaruh limbah tersebut terhadap badan air penerima tergantung pada jenis pencemar dan jumlah zat pencemar di dalam limbah itu. Hubungan antara berbagai komponen dalam limbah cair dan pada badan air penerima membuat efek yang kompleks dari suatu limbah. Sebagai contoh, senyawa tembaga dan seng mengadakan hubungan yang sinergis. Toksisitas kedua senyawa tersebut terhadap ikan lebih serius daripada apabila senyawa-senyawa hanya terkandung sendiri. Senyawa organik yang dapat menimbulkan masalah lingkungan adalah senyawa asam dan basa. Selain itu juga senyawa sulfat, klorida, natrium, dan kalsium dalam limbah dapat menambah kandungan padatan total badan air. Padatan anorganik yang tersuspensi seperti kalsium karbonat (CaCO 3) akan menambah kekeruhan sehingga menghambat aktivitas biologis pada badan air karena berkurangnya penetrasi cahaya. Beberapa kontaminan penting dalam limbah dan pengaruhnya terhadap lingkungan dapat dilihat pada tabel berikut.
5 Tabel 1. Kontaminan penting dalam suatu limbah. Kontaminan Sumber Dampak terhadap lingkungan Suspensi koloid Senyawa organik biodegradasi Patogen Bahan makanan Senyawa organik yang sukar terurai Logam berat Padatan terlarut anorganik Domestik, industri erosi tanah Domestik, dan limbah industri Limbah domestik Dometik dan limbah industri Limbah industri Limbah industri, pertambangan, dll. Domestik, dan limbah industri. Endapan lumpur dan kondisi anaerobik dalam lingkungan air Degradasi biologis dalam air penerima. Penyakit menyebabkan eritropikasi Masalah limbah dan bau, bisa beracun atau karsinogenik. Bahan, dapat terikat dalam penggunaan ulang fluen Terikut dalam penggunaan ulang efluen Berdasarkan uraian tersebut, maka sebelum dibuang ke suatu badan air, limbah cair harus diolah terlebih dahulu. Hal ini dimaksudkan untuk mengurangi penyebaran penyakit yang disebabkan oleh organisme patogen di dalam limbah, dan untuk menghindari pencemaran badan air dan lingkungan disekitarnya. TEKNOLOGI PENGOLAHAN AIR LIMBAH Teknologi pengolahan limbah cair merupakan kunci dalam memelihara kelestarian lingkungan. Apapun macam teknologi pengolahan limbah cair domestik maupun industri yang dibangun harus dapat dioperasikan dan dipelihara masyarakat setempat. Jadi teknologi yang dipilih harus sesuai dengan kemampuan teknologi masyarakat yang bersangkutan. Tujuan pengolahan limbah cair adalah : 1) penghilangan bahan tersuspensi dan terapung; 2) pengolahan senyawa organik yang terbiodegradasi; 3) penghilangan mikroorganisme pathogen; 4) peningkatan pengertian terhadap efek jangka panjang yang mungkin ditimbulkan oleh komponen-komponen tertentu dalam limbah yang dibuang ke badan air; 5) pelestarian sumber daya alam; 6) pengembangan berbagai metode yang
6 sesuai untuk pengolah limbah; 7) peningkatan pengertian tentang dampak pembuang limbah yang tidak diolah atau sebagian diolah terhadap lingkungan. Berbagai teknik pengolahan limbah cair domestik untuk menyisihkan bahan polutannya yang telah dicoba dan dikembangkan selama ini belum memberikan hasil yang optimal. Teknik-teknik pengolahan air limbah yang telah dikembangkan tersebut secara umum dibagi menjadi 3 meode pengolahan, yaitu : 1) pengolahan secara fisika; 2) pengolahan secara kimia, dan 3) pengolahan secara biologi Suatu jenis air limbah tertentu dapat menggunakan secara sendiri-sendiri metode tersebut atau secara kombinasi. Di bawah ini beberapa contoh teknologi pengolah air limbah yang dikembangkan oleh BPPT (1999), yaitu : 1) pengolahan air limbah rumah tangga dengan sistem biofilter anaerob-aerob; 2) Pengolahan air limbah rumah sakit; 3) pengolahan air limbah industri tahu-tempe; 4) pengolahan air limbah alaktroplating; 5) pengolahan air limbah penyamakan kulit; 6) pengolahan air limbah industri pabrik kecap; Contoh sistem Pengolahan Limbah Cair Pada Instalasi Pengolahan Limbah Cair Rumah Tangga BTKL Yogykarta. Tahapan pengelolaan air limbah yang dikembangkan oleh instansi tersebut dilakukan melalui 5 tahap pengolahan, yaitu : 1. Pengolahan Pendahuluan (Pre Treatment) a. Bar Screen (Saringan Sampah Kasar) b. Grit Chamber (Bangunan penangkap Pasir) 2. Pengolahan Pertama (Primary Treatment) 3. Pengolahan Kedua (Secondary Treatment) a. Trickling Filter b. Kibak Filter c. Kolam Stabilisasi 4. Pengolahan Lumpur (Sludge Treatment) 5. Penanganan Sampah Padat (Solid Waste Management) 1. Pengolahan Pendahuluan (pre Treatment) Berupa pengolahan limbah cair dengan memisahkan material padat (seperti : plastik, sisa-sisa buangan padat/sampah) mengendapkan dan menangkap kerikil, pasir (dengan diameter tertentu) serta memisahkan material pengganggu terapung lainnya. a. Bar Screen (saringan sampah kasar)
7 Berfungsi sebagai saringan (Screen) untuk menyaring material-material kasar yang terbawa dalam aliran limbah, sehingga tidak mengganggu proses pengolahan dan untuk menjaga kelancaran debit aliran. Bar Screen ini terbagi atas 2 jenis, yaitu : Bar screen I dengan kisi-kisi horizontal, yaitu saringan berbentuk kincir berjeruji, berdiameter ± 0,85 m, berputar searah aliran dan ditempatkan sebelum bak pengamatan debit. Bar screen II dengan kisi-kisi vertikal, yaitu saringan berjeruji dengan jarak jeruji ± 2,5 cm, diletakan sebelum bak penangkap pasir. b. Grift Chamber (bangunan penangkap pasir) Berfungsi sebagai tempat untuk memisahkan dan mengendapkan pasir atau material sejenis secara gravitasi di dasar kolam. Pengangkatan endapan pasir dari grift chamber dilakukan minimal sebulan sekali. 2. Pengolahan Pertama (Primary Treatment) Limbah cair setelah melalui grift chamber mengalami proses pengendapan, dimana partike-partikel zat padat tersuspensi yang terkandung dalam limbah cair dengan bantuan gaya gravitasi mengendap di dasar kolam. Pada proses ini diharapkan zat padat tersuspensi yang terkandung dalam limbah cair mengalami proses pengendapan yang sempurna. Bangunan pengolahan pertama ini terdiri dari : Bak Pengendap Lumpur Bulat Bak Pengendap Lumpur Kerucut Bak Pengendap Lumpur Segi Panjang Setelah beberapa saat endapan lumpur mencapai jumlah tertentu, secara berkala endapan lumpur ini dialirkan ke bak penampung lumpur, siap dipompa ke tanki digester. 3. Pengolahan Kedua (Secondary Treatment) Limbah cair hasil pengolahan tahap pertama, diolah secara biologis pada pengolahan kedua yang terdiri dua bangunan pengolah, yaitu : a. Trickling Filter Limbah cair dialirkan ke unit trickling setelah tertampung dalam bak pengisi (Siphon). Siphon ini selain berfungsi sebagai bangunan penampung, juga
8 berfungsi sebagai bak pengendap berlanjut, karena limbah cair yang keluar dari unit pengolahan pertama masih membawa partikel padat pengganggu yang tidak terendapkan. Limbah cair dalam siphon, setelah mencapai volume tertentu masuk dalam lubang pipa yang berputar (trickling) dan jatuh di intermitten memungkinkan berlangsungnya proses biologis aerobik. Disini mikroorganisme yang melapis di media filter merombak limbah cair secara aerobik b. Kibak Filter Pada prinsipnya, proses dan fungsi kibak ini sama halnya dengan trickling filter, hanya perbedaannya terletak pada aliran limbah cair. Pada kibak ini aliran cair diusahakan mengalir secara kontinyu, baik dalam hal debit maupun kecepatannya. Dari proses pengolahan kedua ini, hasil pengolahan dipompa kemudian masuk lagi di miscot II sebagai media pengencer limbah cair, sebagian dialirkan langsung ke sungai. c. Kolam Stabilisasi Untuk menurunkan kandungan bahan organik yang masuk unit kolam stabilisasi, limbah cair secara biologis diolah dengan bantuan bakteri dan algae yang bersimbiosis. Tercatat mulai tanggal 27 April 1998, unit stabilisasi diberi tanaman sejenis gulma berupa eceng gondok di sebagian kecil sudut kolam stabilisasi. 4. Pengolahan Lumpur (sludge handling) Sludge Digester berfungsi menguraikan zat organik dalam lumpur endapan menjadi zat organik yang stabil dengan kadar air yang rendah sehingga dapat mempercepat proses pengeringan di sludge drying bed. Zat organik akan diuraikan oleh mikroorganisme dan akan menghasilkan gas seperti metana, sulfida dan CO2. Proses ini berlangsung secara anaerobik, sehingga sludge drying bed harus tertutup rapat. Sludge drying bed berfungsi untuk mengeringkan lumpur yang sudah netral dari unit sludge digester. Proses pengeringan ini berjalan dengan penguapan dan peresapan di udara terbuka.
9 5. Penanganan Sampah Padat (Solid Waste Management) Dari setiap unit pengolahan selalu dijumpai sampah padat (solid waste). KESIMPULAN Berdasarkan paparan di atas, maka dapat disimpulkan bahwa dalam kehidupan sehari-hari kita semua senantiasa dihadapkan dengan masalah-masalah, besar dan kecil, penting dan tidak penting, rumit dan sederhana, hampir dalam setiap hari. Keterampilan untuk memecahkan masalah dan membuat keputusan tersebut bervariasi antara orang yang satu dengan yang lainnya. Enam tahap dalam pemecahan masalah adalah : 1) identifikasi masalah; 2) mengumpulkan informasi untuk menganalisis masalah; 3) mengembangkan alternative pemecahan masalah; 4) evaluasi konsekuensi; 5) identifikasi faktor yang berpengaruh; dan 6) pengambilan keputusan. Ada dua dimensi dari gaya pemecahan masalah, yaitu timing dan analisis. Timing berkaitan dengan kapan saudara memutuskan untuk menghadapi dan memecahkan masalah. Analisis masalah berkaitan dengan jumlah waktu, tenaga, dan pikiran yang dicurahkan untuk memecahkan masalahnya. DAFTAR PUSTAKA BPPT. 1999. BPPT Perkenalkan Pengolahan Air Limbah Melalui Pengendapan Kimia. http://www.bppt.go.id/index.php?option=com_content&task=view&id=1636&item id=30 Fakhrizal. 2004. Mewasdai Bahaya Limbah Domestik di Kali Mas. http://ecoton.terranet.or.id/tulisanlengkap.php?id=1566 MENEGLH-RI. 2003. Peraturan Menteri Negera Lingkungan Nomor 112 Tahun 2003 tentang Baku Mutu Air Limbah Domestik. Kantor Menteri Negara Lingkungan Hidup RI, Jakarta. Srikandi Fardiaz. 1992. Polusi Air dan Udara. Cetakan Pertama. Penerbit Kanisius, Yogyakarta. Sugiarto, Anto Tri. 2005. Teknologi Bersih Pengolahan Air Limbah. Pusat Penelitian KIM-LIPI, Kompleks Puspitek Serpong, Tangerang. Sugiharto. 1987. Dasar-dasar Pengolahan Air Limbah. Penerbit Universitas Indonesia, Jakarta.