Pengolahan Air dan Limbah

Dasar-dasar Pengolahan Air Bersih dan Air Limbah

Pengolahan Air Limbah (Wastewater Treatment): Metode, Peralatan, Proses Pengolahan dan Penerapannya

Tujuan utama pengolahan air limbah baik limbah domestik maupun limbah industri adalah agar supaya limbah tersebut dapat dibuang  tanpa membahayakan kesehatan manusia atau kerusakan pada lingkungan alam.

Metode  Pengolahan Air Limbah

Metode dalam pengolahan air limbah adalah:
  1. Pengolahan Fisik (Physical Treatment): menggunakan cara fisik, misalnya penyaringan, pengendapan..
  2. Pengolahan Kimia (Chemical Treatment): menggunakan bahan kimia, misalnya koagulasi-flokulasi, desinfeksi.
  3. Pengolahan Biologi (Biological Treatment): menggunakan bantuan aktifitas mikroorganisme.
Air limbah biasanya diolah dengan kombinasi fisika-kimia (physical-chemical treatment) dan biologi (biological treatment). Namun demikian air limbah juga dapat diolah hanya dengan metode pengolahan fisika-kimia (physical treatment) saja tergantung dari sifat air limbahnya.

Dalam metode pengolahan air limbah dikenal pula istilah unit operasi (unit operation) dan unit proses (unit process):
  1. Unit Operasi (Unit Operation / Physical Unit Operation): pengolahan air limbah yang menggunakan cara fisik.
  2. Unit Proses (Chemical Unit Process dan Biological Unit Process): pengolahan air limbah yang menggunakan bahan kimia atau menggunakan bantuan mikroorganisme.
Unit operasi dan unit proses dikelompokkan bersama untuk menyediakan berbagai tingkat pengolahan air limbah  yang dikenal dengan:
  1. Preliminary Treatment (pengolahan awal). 
  2. Primary Treatment  (pengolahan primer / pengolahan pertama).
  3. Advanced Primary Treatment (APT).
  4. Secondary Treatment (pengolahan kedua:dengan atau tanpa penghilangan nutrisi).
  5. Tertiary Treatment (pengolahan lanjutan).
Pengolahan awal (preliminary treatment)  bertujuan untuk membersihkan padatan dan benda yang berukuran besar lainnya yang sering ditemukan di air limbah misalnya kain, pasir,kayu, plastik, kertas, oli, minyak dan sebagainya. Benda-benda seperti ini perlu  dihilangkan untuk meningkatkan operasi dan melindungi peralatan pada unit pengolahan selanjutnya. 

Pengolahan primer (primary treatment) bertujuan untuk menghilangkan padatan organik dan anorganik yang dapat mengendap dengan cara sedimentasi (pengendapan), dan menghilangkan bahan yang  terapung (sampah) dengan cara skimming. Sekitar 25 - 50% biological oxygen demand (BOD5), 50 - 70% dari total suspended solid (TSS), dan 65% minyak dan lemak dikeluarkan selama pengolahan primer. Sebagian nitrogen organik, fosfor organik, dan logam berat yang  terkait dengan padatan juga dihilangkan selama sedimentasi primer namun koloid dan komponen  terlarut tidak terpengaruh.

Pada advanced primary treatment, bahan kimia terlebih dahulu ditambahkan untuk meningkatkan pembuangan padatan tersuspensi (suspended solids) dan padatan terlarut (dissolved solid).

Pada pengolahan sekunder (secondary treatment) proses biologis dan kimia digunakan untuk menghilangkan sebagian besar bahan organik.

Pada pengolahan lanjutan (tertiary treatment), kombinasi tambahan unit operasi dan unit proses digunakan untuk menghilangkan residu padatan tersuspensi (residual suspended solids) dan unsur lainnya yang tidak berkurang secara signifikan dengan pengolahan sekunder konvensional.

1.  Physical Unit Operations (Unit Operasi Fisik)

Pengolahan air limbah dimana perubahan dilakukan dengan cara fisik atau melalui penerapan kekuatan fisik dikenal sebagai unit operasi fisik (physical unit operation). Karena unit operasi fisik berasal dari observasi dunia fisik, metode tersebut adalah metode pengolahan pertama yang digunakan. Unit operasi fisik seperti yang  ditunjukkan pada gambar di bawah ini, merupakan bagian utama dari kebanyakan sistem pengolahan air limbah.

Unit operasi yang paling umum digunakan dalam pengolahan air limbah termasuk 
  1.   Screening
  2.   Coarse solids reduction(comminution, maceration, and screening grinding)
  3.   Flow equalization
  4.   Mixing and flocculation 
  5.   Grit removal 
  6.   Sedimentation 
  7.   High-rate clarification 
  8.   Accelerated gravity separation (vortex separation) 
  9.   Flotation 
  10.   Oxygen transfer 
  11.   Aeration and 
  12.   Volarization and stripping of volatile organic compound (VOCs).

2.  Chemical Unit Processes (Unit Proses Kimia )

Pengolahan air limbah dimana perubahan dilakukan dengan penambahan bahan kimia atau dengan reaksi kimia dikenal dengan nama  Chemical Process Unit  (Unit Proses Kimia).

Unit proses kimia utama yang digunakan untuk pengolahan air limbah meliputi:
  1.   Chemical coagulation
  2.   Chemical precipitation 
  3.   Chemical disinfection 
  4.   Chemical oxidation 
  5.   Advance oxidation process
  6.   Ion exchange 
  7.   Chemical neutralization, scale control and stabilization.

3.  Biological Unit Processes (Unit  Proses Biologi)

Proses biologis utama yang digunakan untuk pengolahan air limbah dapat dibagi menjadi dua kategori utama: 
  1. Suspended Growth Process (Proses Pertumbuhan Tersuspensi)
  2. Attached Growth Process  (Proses Pertumbuhan Melekat) or (biofilm).  

Suspended Growth Processes (Proses Pertumbuhan Tersuspensi)

Pada proses suspended growth, mikroorganisme yang bertanggung jawab untuk pengolahan dipertahankan dalam cairan suspensi  dengan metode pencampuran yang sesuai.. Proses suspended growth yang paling umum digunakan untuk pengolahan air limbah kota adalah proses lumpur aktif (activted-sludge process).



Attached Growth Processes (Proses Pertumbuhan Melekat)

Dalam proses attached growth, mikroorganisme yang bertanggung jawab terhadap konversi bahan organik atau nutrisi dilekatkan pada bahan kemasan inert (inert packing material). Bahan organik dan nutrisi didaur ulang dari air limbah yang mengalir melewati pertumbuhan melekat juga dikenal sebagai biofilm.

Bahan kemasan (packing material) yang digunakan dalam proses attached growth meliputi batuan, kerikil, slag, kayu pasir dan berbagai bahan plastik dan bahan sintetis lainnya. Proses attached growth juga dapat dioperasikan sebagai proses aerobik atau anaerobik.  

Proses aerobic attached growth  yang paling umum digunakan adalah  trickling filter dimana air limbah didistribusikan di atas area kapal yang mengandung bahan pembungkus yang tidak terendam.




Contoh-contoh Instalasi Pengolahan Air Limbah (Wastewater Treatment Plant):


contoh wastewater treatment plant
contoh lain wastewater treatment plant

contoh lagi: wastewater treatment plant


Video: Contoh Proses Pengolahan Limbah di Instalasi Pengolahan Air Limbah

Cara Mengolah Air Bersih Rumah Tangga Zaman Now: Praktis dan Efektif

Air di rumah anda bermasalah? Berwarna coklat, keruh atau bahkan kemerahan? Berbau tidak sedap/berbau air got atau berbau besi? Bak kamar mandi atau bak penampung air  anda banyak endapan yang berwarna kuning, coklat atau kemerahan setelah diisi air dan dibiarkan beberapa  saat? 

Air tersebut tidak layak digunakan untuk MCK (mandi, cuci, kakus) karena bisa merusak perabot rumah tangga, membuat pakaian menjadi kusam, jika dipakai mandi serasa lengket di badan, membuat pipa air tersumbat, tidak bisa dikonsumsi atau dijadikan air minum dan lain-lain.




Mengapa air di rumah anda bermasalah, apa penyebabnya dan bagaimana mengatasinya?

Pertama-tama kita harus mengetahui apa yang  terkandung dalam air tersebut sehingga  membuat  air tersebut keruh, berwarna coklat dan berbau dsb, setelah itu baru bisa dilakukan penangan yang tepat sasaran, apa saja yang diperlukan serta  bagaimana cara mengatasinya.
Apa Penyebab  Warna, Bau dan Rasa pada Air?

Sumber utama masalah bau dan rasa pada air minum adalah ganggang dan bakteri. Namun demikian sumber lain seperti pembuangan air limbah dan tumpahan bahan kimia  juga sebagai sumber yang menyebabkan bau dan rasa. Bahan kimia seperti ini dapat mempengaruhi air tanah (sumur, sumur bor) maupun air permukaan (sungai, danau).

Tabel warna, bau dan rasa pada air serta kemungkinan sumber penyebab:
Warna Air
Penyebab
Hijau atau biru
berasal dari korosi atau karatan dari pipa tembaga
Hitam atau coklat tua
berasal dari mangan (Mn) di dalam endapan pipa
Coklat, merah atau kuning
berasal dari karat besi, merusak pakaian dan perabot
Putih susu
berasal dari gelembung-gelembung udara di dalam air (jika ditampung dalam sebuah wadah misalnya gelas dan dibiarkan beberapa saat maka gelembung udara akan hilang dan warna air menjadi normal kembali)
Keruh
berasal dari padatan tersuspensi (partikel kecil yang tidak larut dalam air)
 


Bau dan Rasa
Penyebab
Bau minyak, bahan bakar, bensin, terpentin atau pelarut
berasal dari tangki bahan penyimpanan bawah tanah yang bocor dan mencemari air
Bau klorin
berasal dari klorin (dari desinfeksi klorin ke dalam air untuk membunuh organisme penyebab penyakit, misalnya air PDAM)
Bau belerang atau bau telur busuk
berasal dari H2S (hidrogen sulfida), pertumbuhan bakteri di dalam saluran pembuangan atau pemanas air (water heater)
Bau anjing basah
berasal dari ppa air panas, atau bakteri di dalam sumur
Berjamur, bau apek, bau tanah, bau rumput atau bau amis
berasal dari pertumbuhan bakteri di dalam pipa air panas  atau dari bahan organik misalnya tumbuhan, hewan, atau bakteri.
Rasa logam
berasal dari besi, tembaga (dari peimipaan), seng, mangan
Rasa garam
dapat disebabkan oleh ion-ion klorida dan atau sulfat. Limbah industri atau saluran irigasi merupakan penyebab yg umum tingginya klorida.
Rasa manis
kandungan kalsium atau besi yang tinggi, atau alkali yang tidak seimbang atau pH dapat menyebabkan rasa manis.
 
Rasa pahit
kandungan besi atau logam lainnya juga dapat menyebabkan rasa logam yang pahit.
Note: dirangkum dari berbagai sumber

Masalah-masalah  warna, bau dan rasa yang paling sering kita jumpai di rumah adalah:
  • Berwarna keruh yang disebakan  oleh partikel padatan kecil yang  tidak larut dalam air.
  • Berwarna  coklat, merah atau kuning yang disebabkan oleh kandungan besi (Fe).
  • Berwarna coklat tua atau hitam yang disebabkan oleh kandungan mangan (Mn).
  • Berbau logam yang disebabkan oleh kandungan besi (Fe).
  • Berbau klorin yang disebabkan  oleh injeksi klorin ke dalam air  sebagai desinfektan (biasanya air PDAM).
  • Berbau belerang atau bau telur busuk yang disebabkan oleh kandungan gas H2S atau asam sulfida.
Selain itu masalah air juga sering disebakan oleh kandungan kapur yang tinggi.

Air yang mengandung kapur mempunyai ciri-ciri sebagai berikut :
  1.  Jika digunakan untuk mencuci dan mandi menyebabkan sabun sulit atau bahkan tidak berbusa sama sekali.
  2. Jika digunakan untuk mandi  akan terasa licin dikulit.
  3. Jika dimasak, maka akan menimbulkan kerak  berwarna putih pada dinding panci, dan rasanya agak pahit.
  4. Menimbulkan kerak putih pada lantai kamar mandi, bak penampung kamar mandi, keran air, wastafel.
  5. Jika dipergunakan untuk mencuci mobil dapat menyebabkan warna kendaraan menjadi kusam. 
Oleh karena itu air yang  bermasalah tersebut harus dioleh terlebih dahulu supaya layak digunakan baik untuk MCK (mandi, cuci, kakus)  maupun dimasak untuk  dikonsumsi. 


Pengolahan air  bersih rumahan dulunya  sering memakai drum atau ember yang diisi m edia  filter atau bahan penyaring  yang berfungsi sebagai filter air  sederhana untuk menyaring  dan menjernihkan  air.  Media filter  yang biasa dipakai adalah  kerikil , pasir, ijuk, arang . Air dari sumur / sumur bor atau air dari kran PDAM dimasukkan dari atas ke dalam filter  air  tadi sehingga air tersaring melalui bahan penyaring  dan  akan  diperoleh  ar yang jernih bagian bawah .

 Contoh pengolahan air bersih sederhana:


⇓

⇓

Contoh lain filter air rumah tangga sederhana:


⇓

⇓

Namun saat ini pengolahan air  di rumah menjadi semakin praktis dengan tersedianya cartridge filter sebagai filter air rumah tangga yang sudah banyak dijual. Cartridge filter ini ada yang dijual siap pakai (sudah dirakit dan bisa langsung disambung dengan pipa air ataupun dengan kran air anda). Ada juga yang dijual terpisah sehingga anda bisa membeli sesuai kebutuhan dan permasalahan air di rumah anda dan merakitnya sendiri.

Jenis dan fungsi dari cartridge filter ini bermacam-macam tergantung dari bahan  filternya, yaitu:

1.  Sediment Filter  Cartridge
     Berfungsi untuk menyaring kotoran seperti pasir, lumpur yang terbawa dengan air.
     Ukuran filter: 1, 3, 5, 10 micron, dsb
     Panjang  filter: 10 inchi, 20 inchi, dsb
     
     Sediment filter cartridge ini ada beberapa jenis yaitu:
           a.   Pleated Polyester Water Filter
           b.  Poly Spun Water Filter
           c.   String  Waound Water Filter

contoh filter cartridge housing

contoh sediment filter cartridge


2.  Activated Carbon Filter
Berfungsi untuk menghilangkan klorin, bau, warna dan rasa pada air .

 Activated carbon filter (filter karbon aktif) ini ada beberapa macam:

 a. PAC (Powder Activated Carbon)


b. GAC (Granular Activated Carbon)

granular activated filter
contoh granular activated filter (gac) cartridge


c. Solid Block Carbon / EAC (Extruded Activated Carbon)
solid block carbon filter

solid block carbon filter cartridge

potongan carbon block filter cartridge
contoh carbon block (solid carbon block) filter cartridge

3.  Green Sand Filter Cartridge dan  Zeolit Filter Cartridge
Berfungsi untuk menghilangkan kandungan besi, mangan dan H2S yang terdapat di dalam air
     
Jenis greensand filter yang ada di pasaran:
     
      a.  Manganese Greensand atau Manganese Green Sand (MGS)
manganese greensand
manganese-greensand-filter-cartridge
iron manganese (manganese green sand)  filter

      Manganese greensand berwarna ungu hitam dan dibuat dari glauconite atau greensand alam yang dilapisi dengan mangan dioksida dengan proses tertentu. MGS digunakan untuk menghilangkan kandungan besi, mangan dan H2S yang terdapat di dalam air.
         
      b.  Manganese Zeolite
      
manganese zeolite
manganese zeolite filter crtridge



      Manganese zeolit berwarna hitam yang terbuat dari olahan pasir zeolit. Manganese zeolit digunakan untuk menghilangkan kandungan besi, mangan dan H2S yang terdapat di dalam air.

Setelah membaca artikel ini anda  sudah bisa mengidentifikasi penyebab masalah air di rumah anda dan juga mengetahui fungsi dari masing-masing  filter cartridge sehingga anda bisa membeli filter cartridge yang sesuai kebutuhan dan tepat sasaran ;D :D

Contoh aplikasi dan konfigurasi pemakaian cartridge filter:

1.   Air keruh berwarna coklat atau kuning dan berbau besi

Air keruh berwarna kuning atau coklat berarti mengandung logam besi yang tinggi maka diperlukan sediment filter untuk menyaring pasir dan lumpur yang mungkin terbawa air..

Kemudian diperlukan manganese greensand (MGS) untuk menghilangkan kandungan loga besi (Fe) dan juga mangan (Mn) serta juga activated carbon filter (pilih yang coconut base atau berbahan dasar tempurung kelapa) untuk menghilangkan klorin atau bahan pencemar misalnya pestisida, herbisida dan memperbaiki rasa air.

Konfigurasi filter yang bisa dipakai:

Sediment filter + activated carbon filter (bisa gac filter atau solid carbon block filter ) + manganese greensand  filter,  seperti gambar di bawah ini:


contohnya bila filter cartridge sudah dimasukkan ke dalam filter housing
contoh susunan filter untuk air dengan kandungan zat besi (Fe) dan mangan (Mn) yang tinggi






Back To Top