Pengolahan Limbah Cair

Pengolahan air limbah biasanya menerapkan 3 tahapan proses yaitu pengolahan pendahuluan (pre-treatment), pengolahan utama (primary treatment), dan pengolahan akhir (post treatment).

Hyrarchy Pengolahan Limbah Cair

 Pre-treatment

Pre-treatment diperlukan untuk menyiapkan air limbah untuk treatment selanjutnya. Elemen-elemen yang dapat merusak unit treatment dipindahkan dan kecepatan alir disamakan, mengurangi kondisi aliran maksimum dan memungkinkan plant kecil memperlakukan aliran air limbah. Sebuah unit pre-treatment biasanya terdiri atas : Bar Racks , Grit Chamber dan Equalization basin

Primary treatment

Pada tahap primary treatment, air limbah mengalir melalui tangki besar, biasa disebut clarifiers primer atau tangki sedimentasi primer. Tank-tank yang cukup besar sehingga lumpur bisa mengendap dan bahan mengambang seperti lemak dan minyak dapat naik ke permukaan dan dapat di skim off. Tujuan utama dari tahap sedimentasi utama adalah untuk menghasilkan baik cairan yang homogen sehingga dapat ditreatment secara biologis dan lumpur yang dapat treatment atau diproses secara terpisah. Primary settling tanks biasanya dilengkapi dengan mechanically driven scrapers yang terus mendorong lumpur dikumpulkan menuju hopper di dasar tangki dimana ia dapat dipompa ke tahap pengolahan lumpur lebih lanjut. Sebuah unit primary treatment biasanya terdiri atas pengendapan (bak sedimentasi),  pengapungan (API, CPI, PPI)

Secondary Treatment

Secondary treatment dirancang untuk secara substansial menurunkan kadar biologis dari limbah seperti yang berasal dari kotoran manusia, limbah makanan, sabun dan deterjen. Hal ini biasanya dilakukan melalui proses aerobik, sehingga unsur yang dibutuhkan meliputi ketersediaan mikroorganisme, oksigen, kontak antara mikroorganisme dan bahan organik dan akhirnya, kondisi lingkungan yang menguntungkan. Ini syarat dapat dipenuhi oleh beberapa pendekatan, yang paling umum digunakan lumpur aktif, trickling filter dan kolam oksidasi. Terakhir, the rotating biological contactor adalah proses yang tidak cocok dengan salah satu kategori sebelumnya, tetapi menggunakan prinsip-prinsip umum untuk trickling filter dan lumpur aktif.

Tertiary Treatment

Tertiary treatment digunakan untuk menghilangkan polutan tertentu yang mungkin ada dalam aliran air limbah, dan secondary treatment yang tidak memadai untuk menghilangkan mereka, seperti: nitrogen, fosfor, logam berat. Setiap tertiary treatment di desain untuk menghilangkan unsur-unsur tertentu, sehingga sangatlah mungkin plant mempergunakan beberapa proses tertiary treatment, tergantung pada komposisi dan karakteristik dari aliran limbah yang diproses.

Daftar Pustaka

  1. USEPA. Wastewater Technology Fact Sheet Screening and Grit Removal. http://water.epa.gov/aboutow/owm/upload/2004_07_07_septics_final_sgrit_removal.pdf
  2. http://model.upc.edu/EGP08-WastewaterSecondaryTreatment/WastewaterSecondaryTreatment.html
  3. http://oilseparator.co.id

Nutrien dan Bau

Nitrogen (N), Phosfor (P) dan Sulfur (S) adalah tiga nutrien yang menjadi perhatian lingkungan karena kenaikkan konsentrasinya di lingkungan air. Konsentrasi yang berlebih dari  nitrogen  dan phosfor karena mereka adalah nutrien menyebabkan algal bloom ( peningkatan pesat populasi alga dalam sistem perairan), eutrophication (pengayaan ekosistem dengan nutrisi kimia, biasanya senyawa yang mengandung nitrogen, fosfor, atau keduanya) dan berkurangnya oksigen terlarut (DO).

hab

Gbr.1 Algal Bloom (http://oceanservice.noaa.gov/hazards/hab/)

article-1207817-061E6886000005DC-78_964x636

Gbr.2 Algal Bloom (http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-1207817/Coastal-wildlife-threatened-vast-seaweed-blooms-caused-hot-rainy-weather.html)

Meskipun sulfur termasuk nutrien minor , sulfur juga menjadi perhatian karena toksisitas  spesies belerang banyak ditularkan melalui air ke  manusia dan kehidupan air dan rasa tidak enak dan bau dari  senyawa sulfur dapat terpengaruh ke air. Masalah dengan spesies sulfur kebanyakan timbul pada air anaerobic , suatu kondisi yang menghubungkan sulfur  dengan nutrisi nitrogen dan fosfor, karena perairan anaerobik ditemukan algal bloom , eutrophication dan kadar DO rendah.

Daftar Pustaka

Eugene R. Weiner. Application of Environmental Aquatic Chemistry. A Practical Guide. Third edition. CRC Press

http://www.sciencedaily.com/articles/a/algal_bloom.htm

http://www.sciencedaily.com/articles/e/eutrophication.htm

CHN Analyzer

Salah satu alat yang ada di laboratoriumku adalah Carbon, Hydrogen and Nitrogen Analyzer (CHN Analyzer). Buatan LECO. Alat ini bisa dilihat untuk analisa apa dari namanya dan untuk sampel organik. Prinsip alat ini adalah combustion analyzer. Sampel dibakar dengan bantuan oksigen dan berubah jadi gas-gas dan dideteksi dengan detektor. Di laboratorium digunakan untuk mengetahui kadar karbon di BBM seperti kerosin, avtur, solar dan minyak bakar. Yang penting sampelnya tidak volatil. Kadar karbon ini digunakan untuk menghitung faktor emisi (FE) CO2 BBM. Selain itu dibutuhkan data NCV (Net Caloric Value) juga untuk menghitung FE ini. Dari sini bisa diperkirakan emisi CO2 yang dilepaskan dengan mengalikan dengan konsumsi BBM yang digunakan. Ini untuk penggunaan Tier 2 dari IPCC dimana FE yang digunakan adalah milik negara tersebut. Kalau mau lebih mudah tinggal menggunakan Tier 1 IPCC, disana sudah ada nilai FE tiap BBM. Mengapa repot-repot mencari FE tiap BBM di negara sendiri ? Kalau Tier 1 khan dihitung secara global, kalau mau lebih real harus dihitung dengan FE negara tersebut. Komposisi kimia BBM dan NCV tiap negara khan berbeda berarti akan ada perbedaan juga pada nilai FE-nya. Engga banyak sich perbedaannya tapi tetap beda khan 🙂

Itu penggunaan alat ini  di lingkungan. Beda lagi kalau didunia pembuatan BBM. Soalnya penelitianku yang satunya lagi menggunakan alat ini untuk mengetahui rasio mol H/C dari sampel penelitian. Sedangkan nitrogennya untuk melihat penurunannya. Karena di BBM nitrogen termasuk pengotor dan kadarnya dibatasi. Penelitiannya menggunakan proses hidrotreating dan hidrokraking. Kalau hidrotreating hanya untuk mengurangi pengotor seperti nitrogen, sulfur, oksigen dan penjenuhan ikatan rangkap. Tidak sampai memecah struktur kimia. Kalau hidrokraking yach sampai terjadi pemecahan struktur kimia. Kedua proses ini menggunakan gas hidrogen, sehingga diharapkan kadar hidrogen di sampel naik dan diperlihatkan dengan kenaikkan rasio mol H/C. Karena sampel kami seperti minyak berat yang kemudian didistilasi untuk mendapatkan fraksi-fraksinya. Kemudian fraksi ini ditingkatkan mutunya dengan dua proses katalitik diatas.

Alat dari LECO ini mudah digunakan dan perawatannya juga engga sulit. Soalnya dulu pernah menggunakan CHN analyzer dari merk lain dan itu sangat sulit. Sampel ditimbangnya dalam ukuran mikro (sekitar 20 mg) sehingga dibutuhkan micro balance. Bayangkan kalau sampelnya minyak bumi dan mesti ditimbang maksimal 20 mg. Itu bukan setetes loh, kurang dari itu :-(. Kalau analisnya terampil mungkin engga jadi masalah ;-).

Kalau butuh jasa laboratorium untuk analisa CHN sampel organik bisa hubungi kantorku :-). Biasanya kami nerima sampel seperti crude oil (ASTM D 5291),  bbm non volatile (ASTM D 5291) , batubara (ASTM D 5373) dan biomassa. Soal biaya analisa bisa ditanyakan langsung ke bagian penerima sampel 😉

Gambar alat diambil dari http://www.leco.com

Senyawa Nitrogen

Senyawa nitrogen memiliki pengaruh yang besar terhadap kualitas air, secara biologi tersedia sebagai nutrient untuk tanaman atau sebagai racun terhadap manusia dan kehidupan air. Nitrogen di atmosfer adalah sumber utama semua jenis nitrogen, tetapi tidak secara langsung tersedia untuk tanaman sebagai nutrient karena ikatan tiga N2 terlalu kuat untuk dipecahkan oleh fotosintesa. Konversi nitrogen di atmosfer menjadi bentuk kimia lain disebut fiksasi dan dibantu oleh bakteri tertentu yang ada di air, tanah dan akar alfalfa, semanggi, kacang polong, buncis, dan kacang lainnya. Petir di atmosfer juga sebagai sumber fiksasi nitogen karena suhu tinggi yang dihasilkan dari sambaran petir cukup untuk memecah ikatan N2 dan O2, sehingga memungkinkan terbentuknya nitrogen oksida. Nitrogen oksida yang dibuat dalam petir larut dalam air hujan dan diserap oleh akar tanaman, sehingga memasuki subcycles nutrisi nitrogen (lihat Gambar Siklus Nitrogen). Tingkat di mana nitrogen di atmosfer dapat memasuki siklus nitrogen oleh proses alam terlalu sedikit untuk mendukung produksi pertanian yang intensif akhir-akhir ini. Kekurangan nitrogen tetap harus ditambah dengan pupuk yang mengandung nitrogen hasil proses industri, yang berasal dari bahan bakar minyak bumi. Pertanian modern skala besar telah berhasil membuat sebuah metode untuk mengkonversi minyak ke dalam makanan.

clip_image003

Daftar Pustaka

Weiner E. – Applications of Environmental Aquatic Chemistry (2ed)