materi cara mengolah air bersih

CARA MENGOLAH AIR MENJADI BERSIH

Pengolahan menurut tingkatan perlakuan

A.    Pretreatment

Dalam proses pretreatment biasanya digunakan saringan (filter) kasar yang tidak mudah berkarat. Dimensi saringan tergantung dari debit air limbah, misalnya untuk debit air limbah 100 m'/jam, dimensi saringan (30 x 30) cm sudah cukup baik untuk menyaring bahan kasar, sedangkan ukuran mesh-nya dapat dibandingkan dengan kawat kasa saringan nyamuk. Saringan ini setiap hari harus diperiksa untuk mengambil bahan yang tersaring agar tidak menghambat aliran air buangan. Minyak dan lemak pada lapisan atas air akan tersaring pada kawat kasa bersama dengan bahan kasar lainnya.

B.     Primary Treatment

Proses penanganan primer air buangan pada prinsipnya terdiri dari tahapan­-tahapan untuk memisahkan air dari limbah padatan, yaitu dengan membiarkan padatan tersebut mengendap atau dengan memisahkan bagian-bagian padatan yang mengapung, seperti daun, plastik, kertas dan sebagainya. Proses penanganan primer terdiri dari beberapa tahapan sebagaimana ditunjukkan pada gambar di bawah ini:

Gambar

Proses penanganan primer air limbah.

Tahapan proses penanganan primer air buangan dapat dijelaskan sebagai berikut:

a.       Penyaringan

Bahan-bahan buangan yang mengapung dan berdimensi besar dihilangkan dari air buangan dengan cara mengalirkan air tersebut melalui saringan.

b.      Pengendapan dan pemisahan benda-benda kecil.

Pasir, benda-benda kecil hasil penghancuran dari padatan pada tahap pertama dibiarkan mengendap pada dasar tangki  pengendap 1.

c.       Pemisahan endapan

Setelah dipisahkan dari benda-benda kecil, air buangan masih mengandung padatan tersuspensi. Padatan ini dapat mengendap jika aliran air buangan diperlambat.

d.      Klorinasi

Air hasil penanganan primer yang telah dihilangkan padatan dan padatan tersuspensinya kemudian diberi perlakuan (treatment) dengan gas klorin sebelum dibuang ke sungai atau saluran air.

Keberhasilan pengendapan tergantung dari kondisi selama operasi, antara lain:

a.        Dimensi partikel. Semakin besar dimensinya, semakin cepat terjadinya pengendapan.

b.        Konsentrasi padatan.

c.        Berat jenis partikel.

d.       Suhu air limbah. Semakin tinggi suhu, semakin kecil viskositas cairan.

e.        Retention time. Waktu tinggal limbah di dalam bak pengendap.

f.         Pilihan koagulan (bahan penggumpal) yang digunakan.

Sebagai bahan koagulan (penggumpal) digunakan aluminium sulfat, natrium hidroksida, soda abu, soda api, feri sulfat, dan lain-lain. Pilihan koagulan ini dipengaruhi oleh tingkat keasaman air limbah.

C.    Secondary Treatment

Perlakuan (treatment) kedua pada umumnya melibatkan proses biologis dengan tujuan untuk menghilangkan bahan organik melalui oksidasi biokimia. Pada proses ini banyak digunakan reaktor lumpur aktif dan tricking filter (penyaring trikel). Suatu sistem lumpur aktif yang efisien dapat menghilangkan padatan tersuspensi dan BOD sampai 80-85%.

Sistem penyaring trikel biasanya terdiri dari lapisan batu dan kerikil dengan ketinggian 90 cm sampai 3 m, di mana air buangan akan dialirkan melalui lapisan ini secara lambat. Bakteri akan berkumpul dan berkembang biak pada batu-batuan dan krikil tersebut, sehingga jumlahnya cukup untuk mengkonsumsi sebagian bahan-bahan organik yang masih terdapat di dalam air buangan setelah proses penanganan primer.

Cara yang lebih baru untuk penanganan sekunder disebut proses lumpur aktif. Pada proses ini kecepatan aktivitas bakteri ditingkatkan dengan cara memasukkan udara dan lumpur yang mengandung bakteri ke dalam tangki sehingga lebih banyak mengalami kontak dengan air buangan yang sebelumnya telah mengalami proses penanganan primer. Pengembangan dari proses lumpur aktif ini telah dilakukan dengan jalan menggantikan udara dengan oksigen murni, karena dengan menggunakan oksigen murni maka lebih banyak bakteri yang dapat tumbuh di dalam wadah yang lebih kecil. Air buangan kemudian keluar menuju ke tangki sedimentasi di mana padatan akan dihilangkan. Proses penanganan sekunder ini diakhiri dengan proses klorinasi. Lumpur yang mengandung bakteri dapat digunakan lagi dengan mengalirkan kembali ke dalam tangki aerasi dan mencampurnya dengan air buangan yang baru dan udara atau oksigen murni.

Gambar

Proses lumpur aktif dalam air buangan

D.    Tertiary Treatment

Sebagian besar bahan terlarut yang terdapat di dalam air buangan tetap tinggal di dalam air buangan tersebut setelah proses penanganan primer dan sekunder. Komponen-komponen tersebut biasanya tahan terhadap pemecahan oleh bakteri. Oleh karena itu ada beberapa perlakuan lanjut yaitu:

a)      Adsorbsi dan Pengendapan

Salah satu cara untuk menghilangkan komponen-komponen terlarut tersebut adalah dengan mengalirkan air yang telah diolah melalui lapisan karbon aktif. Komponen-komponen organik yang terlarut akan diadsorbsi pada permukaan karbon aktif dan terpisah dari air. Karbon yang sekarang banyak digunakan berbentuk butiran (granular) atau bubuk (tepung).

Fosfor yang merupakan nutrien tanaman dapat dihilangkan dari air dengan cara pengendapan. Dua metode kimia yang dapat digunakan untuk mengendapkan fosfor adalah dengan penambahan kapur (Ca0). Metode yang lain adalah dengan penambahan metal hidroksida. Pada kedua metode tersebut fosfor anorganik (sebagai fosfat) diendapkan sebagai garam fosfat yang tidak larut dengan kation seperti Fe⁺³, AL⁺³ atau Ca⁺², dan komponen fosfor organik diadsorbsi pada endapan (floc) hidroksida yang terbentuk dari kation tersebut dalam larutan alkali.

b)      Elektrodialisis

Dalam proses yang kompleks ini digunakan listrik dan membran. Membran yang digunakan biasanya terbuat dari plastik yang telah diberi perlakuan kimia. Pada metode ini, aliran listrik dilewatkan melalui air oleh dua buah elekti^-oda (Gambar 7.7). Kedua elektroda tersebut dipisahkan satu sama lain oleh membran. Ion-ion di dalam larutan akan tertarik oleh elektroda, menembus membran, sehingga air yang tertinggal menjadi bersih dari garam-garam anorganik. Air yang telah dibersihkan dengan cara ini dapat digunakan kembali atau diolah lebih lanjut.

Gambar.

Sel elektrodialisis

c)      Osmosis Berlawanan

Proses osmosis terjadi bila terdapat dua macam larutan dengan konsentrasi yang berbeda yang dipisahkan satu sama lain oleh suatu membran permeable. Selama proses ini air akan mengalir dari larutan yang konsen­trasinya lebih rendah melalui membran ke larutan yang konsentrasinya lebih tinggi, sampai kedua larutan tersebut mencapai kondisi ekuilibrium di mana konsentrasinya menjadi sama. Osmosis berlawanan menggunakan proses semacam ini tetapi dengan arah berlawanan.

Gambar.

Diagram Proses Asmosis Berlawanan

Tidak satupun dari proses-proses yang telah diuraikan di atas yang dapat digunakan untuk menangani air buangan dengan baik secara terpisah tanpa mela­kukan kombinasi dari beberapa proses. Proses-proses tersebut harus dilakukan secara berurutan dengan metode penanganan primer maupun sekunder. Salah satu contoh tahapan proses penanganan air buangan adalah sebagai berikut:

a.       Penanganan primer, yaitu membuang padatan yang mengendap atau terapung.

b.      Penanganan sekunder, yaitu proses dekomposisi bahan-bahan padatan secara biologis.

c.       Pengendapan, yaitu menghilangkan komponen-komponen fosfor dan padatan tersuspensi.

d.      Adsorbsi, yaitu menghilangkan bahan-bahan organik terlarut.

e.       Elektrodoatisis, yaitu menurunkan konsentrasi garam-garam terlarut sampai pada konsentrasi air sebelum digunakan.

f.       Klorinasi, yaitu menghilangkan organisme penyebab penyakit.

Dengan melakukan tahapan seperti di atas, air buangan diharapkan akan dapat digunakan kembali karena kualitasnya telah kembali seperti sebelum digunakan.

Pengolahan Menurut Karakteristiknya

1.      Proses Fisika

Yaitu proses pengolahan secara mekanis dengan atau tanpa penambahan bahan kimia. Proses-proses tersebut di antaranya adalah:

a)      Penyaringan

Bertujuan untuk memisahkan padatan yang tak larut, bahan kasar lain yang dimensinya cukup besar sehingga padatan ini tertahan. Bentuk saringan ini bermacam-macam, mulai dari yang halus sampai yang kasar. Saringan getar, barscreen dan racks; bak dengan susunan batuan adalah jenis saringan kasar yang sering digunakan. Bentuk saringan ini kadang-kadang berfungsi ganda, selain sebagai penyaring juga sebagai alat pemindah bahan. Beberapa tipe dari saringan yang sering digunakan. Bahan saringan yang sering digunakan adalah kawat stainless steel yang berupa anyaman, kain polyster, kawat tembaga, plat karbon dengan ukuran kasar, sedang dan halus.

Di bawah ini contoh penyaringan barscreen.

b)      Penghancuran

Dalam limbah terdapat padatan dengan ukuran yang tidak seragam, yang jika terdapat di dalam air membuat aliran air menjadi tidak merata. Bila disaring, bagian tertentu dari saringan itu akan menebal sehingga meng­akibatkan aliran menjadi tidak merata. Padatan tersebut perlu dihancurkan menjadi butiran yang lebih kecil dan seragam. Padatan kasar harus dihaluskan dahulu dengan menggunakan pemotong berupa sisir sehingga padatan tadi seperti disisir terus menerus.

c)      Perataan Air

Perataan air dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu dengan perataan aliran yang dilakukan dengan mengubah sistem saluran dan dengan membuar kolam. Tujuan agar terdapat keseragaman aliran pada saat terjadi percampuran dengan bahan kimia agar memudahkan pengolahan lanjut.

d)     Penggumpalan

Partikel yang tak larut di dalam air akan membentuk endapan di dasar wadah. Dengan penambahan zat kimia tertentu partikel ini akan bereaksi membentuk suatu gumpalan sehingga dimensi partikel menjadi lebih besar yang karena pengaruh gravitasi maka partikel tersebut akan mengendap. Bahan kimia yang digunakan untuk penggum­palan, misalnya, adalah aluminium sulfat atau ferro sulfat. Untuk memper­cepat reaksi pada umumnya digunakan pengaduk yang kecepatannya dapat diatur.

e)      Sedimentasi

Air terus bergerak, bahan koagulan (zat penggumpal) yang tidak cukup, merupakan faktor yang mengakibatkan suatu bahan tersebut perlu diproses lebih lanjut agar dapat mengendap. Dalam suatu bak yang disediakan, limbah masuk secara perlahan-lahan sehingga partikel-partikel yang dikandungnya mulai mengendap.

Adapun beberapa hal yang harus diperhatikan:

·         Perlu dibuatkan penahan air masuk untuk menjaga arus turbulensi dan menahan buih.

·         Beban aliran masuk perlu ditetapkan.

·         Kemiringan bak ditetapkan ± 7° untuk memudahkan pengambilan lumpur.

f)       Pengapungan

Proses ini menggunakan bantuan pompa kompresor untuk memasukkan udara ke dalam air. Pipa yang telah dilubangi dimasukkan ke dalam air melalui pipa yang sudah dilubangi tadi. Semakin banyak O² kontak dengan H₂O, semakin banyak limbah menyerap oksigen. Pemasukan udara ke dalam air akan menciptakan gelembung-gelembung yang melekat pada suatu partikel dan dibawa naik ke permukaan air.

Bentuk adalah proses permasukan oksigen melalui pipa udara bertekanan!

Gambar.

Pemasukan Oksigen melalui pipa udara bertekanan

g)      Filtrasi

Filtrasi merupakan proses penyaringan padatan halus yang tidak mengendap walaupun sudah ditambah dengan bahan kimia. Penyaringan ini meng­gunakan media seperti pasir, kerikil dan karbon aktif. Filtrasi merupakan suatu bentuk metode pengolahan untuk menghasilkan effluent limbah dengan efisiensi tinggi.

2.      Proses Kimia

Proses pengolahan secara kimia menggunakan bahan kimia untuk mengurangi konsentrasi zat pencemar di dalam limbah. Dengan adanya bahan kimia berarti akan terbentuk unsur baru dalam air limbah, yang mungkin berfungsi sebagai katalisator. Proses ini mempunyai kelemahan, yaitu cara pengambilan unsur baru yang terbentuk dalam proses tersebut.

Berikut ini adalah yang termasuk proses kimia, diantaranya sebagai berikut:

a)      Pengendapan dengan Bahan Kimia

·         Proses dengan Lagon

Lagon atau kolam sering digunakan sebagai reaktor biologikal. Lagon di­lengkapi dengan peralatan aerasi baik alamiah ataupun dengan mengguna­kan kompresor jika dalam kolam tumbuh algae.

Pada tahap awal, zat-zat organik dalam air dipecahkan menjadi karbondioksida dan amoniak. Saringan kasar dipasang di tempat sebelum air limbah masuk. Juga ada gritchamber (bak pemisah air), alat ukur debit, dan oil catcher (bak penyaring minyak).

Berikut ini ditunjukan skema proses pengolahan dengan lagon.

Gambar.

Pembersihan dengan lagon

·         Netralisasi

Air limbah yang terdapat dalam kondisi asam atau basa harus dinettalkan sebelum dan sesudah perlakuan (treatment). Untuk air limbah dengan proses treatment biological, pH harus dijaga antara 6,5 - 8,5, suatu kondisi yang cukup baik untuk proses pertumbuhan mikroorganisme.

Untuk proses pengendapan tersebut perlu dilakukan pemilihan koagulan, agar dapat terbentuk butiran-butiran yang diharapkan.

b)      Oksidasi dan Reduksi

Bahan kimia pengoksidasi seperti klorin dan ozon digunakan untuk mengubah bahan organik dan anorganik menjadi bentuk yang sesuai dengan yang dikehendaki. Bahan ini digunakan untuk mereduksi BOD, warna, dan mengubah bahan spesifik seperti sianida menjadi produk yang berguna.

c)      Klorinasi

Bakteri patogen didalam air limbah dapat dihancurkan dengan proses klorinasi. Baik tidaknya hasil reaksi dalam proses ini ditentukan oleh suhu, pH, waktu kontak, turbiditas dan konsentrasi klor.

Dalam air limbah yang telah diklorinasi terdapat sisa-sisa klor yang membahayakan kehidupan biota air maupun manusia karena mempunyai sifat racun. Oleh karena itu sisa-sisa klor tersebut perlu diambil atau dihilangkan dan caranya antara lain dengan menggunakan karbon aktif atau sodium sulfat.

3.      Proses Biologi

Proses pengolahan limbah secara biologis adalah memanfaatkan mikro­organisme (ganggang, bakteri, protozoa) untuk menguraikan senyawa organik dalam air limbah menjadi senyawa yang sederhana dan dengan demikian mudah mengambilnya.

Proses ini dilakukan jika proses fisika atau kimia atau gabungan kedua proses tersebut tidak lagi memuaskan. Proses ini selain menghasilkan manfaat yang lebih tinggi, penanganannya lebih mudah dengan biaya yang rendah. Keterbatasan sistem ini adalah bahwa harus tersedia areal yang cukup iuas dan volume limbah yang diolah tidak terlalu kecil. Proses biologis membutuhkan zat organik sehingga kadar oksigen semakin lama semakin sedikit. Pada proses kimia zat tersebut diendapkan dengan menambahkan bahan koagulan dan kemudian endapannya diambil. Pengoperasian proses biologis dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu operasi tanpa udara dan operasi dengan udara. Di samping itu perlu diperhatikan adanya percampuran yang merata dalam seluruh tangki sehingga seluruh zat mengalami waktu kontak yang sama. Berdasarkan hal tersebut maka wakru tinggal limbah dalam kolam harus dapat ditetapkan dengan tepat.

Proses pengolahan limbah melalui cara biologis dapat dilakukan dengan tiga cara, yaitu pengolahan cara aerob, pengolahan cara anaerob, dan pengolahan fakultatif.

2.      CARA PENGOLAHAN UDARA BERSIH DI PABRIK

2.1    Elektroforosis

Jika partikel-partikel koloid dapat bergerak dalam medan listrik, berarti partikel koloid tersebut bermuatan. Jika sepasang elektrode dimasukan ke dalam sistem koloid, partikel koloid yang bermuatan positif akan menuju elektrode negatif (katode) dan partikel koloid yang bermuatan negatif akan menuju elektrode positif (anode).

Pergerakan partikel-partikel koloid dalam medan listrik ke masing-masing elektrode di sebut elektroforesis. Dari penjelasan di atas dapat disimpulkan bahwa elektroforesis dapat digunakan untuk menentukan jenis muatan koloid.

Pada sel elektroforesis, partikel-partikel koloid akan dinetralkan muatannya dan digumpalkan di bawah masing-masing elektrode. Disamping bagaimana menentukan muatan suatu partikel koloid elektroforesis digunakan pula dalam industri.

Pencemaran udara yang dikeluarkan melalui cerobong asap pabrik. Pertama-tama dikembangkan oleh Frederick Cottrell (1877-1984) dari Amerika. Metode ini akan dikenal dengan metode cottrel. Cerebong asap pabrik dilengkapi dengan suatu pengendap listrik berupa lempengan logam yang diberi muatan listrik yang akan menggumpalkan partikel-partikel koloid dalam asap buangan.

Gambar.

Pemaparan pengendap Cottrel

Ada beberapa jenis peralatan yang digunakan untuk mengolah gas (udara):

2.2    Scrubber

Alat ini digunakan untuk membersihkan gas yang mudah bereaksi dengan air. Prinsip kerjanya adalah mencampur air dengan uap/gas dalam suatu wadah. Pada umumnya arah aliran berlawanan, agar kontak antara uap/gas dengan air dapat sempurna. Alat ini terdiri dari beberapa tipe, seperti wet scrubber, ventury scrubber dan vertical scrubber.

Gambar.

Beberapa tipe dari Scrubber

2.3    Menara Semprot (Spray Tower)

Pada menara semprot, gas kotor masuk dari bagian dasar akibat adanya tekanan. Gas membumbung ke atas sementara dari atas disemprotkan air melalui pipa air yang dilengkapi dengan sprayer sehingga air yang keluar merupakan butiran-butiran halus yang memenuhi menara. Karena adanya gaya berat, butiran-butiran air akan turun sementara gas nail: bersama udara. Gas yang terkandung dalam udara bereaksi dengan air dan turun ke bawah kemudian ditampung dan dialirkan ke tempat tertentu. Udara dan gas yang bersih keluar melalui cerobong atas.

Jenis lain dari menara semprot adalah packet tower, yaitu menara yang dilengkapi dengan paking yang berfungsi untuk memperluas permukaar, kontak antara uap/gas pencemar dengan air.

Gambar.

Pocket Tower

Plate tower merupakan bentuk lain dari menara semprot. Paking yang berupa piringan berlubang-lubang digantungkan di bagian atas menara. Air berada di atas piringan berlubang-lubang yang terus berputar sementara udara dan gas mengalir dari bawah.

3.      SYARAT-SYARAT AIR BERSIH

1.      Ph airnya berkisar antara (6,5-8) ® netral

2.      Kandungan DO nya lebih tinggi dari BOD

3.      Tidak terlalu banyak sedimen yang dapat mengakibatkan air keruh dan tidak bisa dikonsumsi lagi.

4.      Uji BOD nya tidak lebih dari 5 PPM setelah 5 hari di uji.

5.      Uji BOD nya lebih tinggi dari COD.

4.      KESADAHAN AIR

Kesadahan air diakibatkan karena adanya ion kalsium (Ca) dan magnesium (Mg) di dalam air tersebut. Garam-garam ini terdapat dalam bentuk karbonat, sulfat, klorida, fosfat dan lain-lain. Air dengan tingkat kesadahan yang telalu tinggi akan sangat merugikan, diantaranya:

a.        Menimbulkan korosi pada alat-alat yang terbuat dari besi.

b.        Menyebabkan sabun kurang berbusa, sehingga meningkatkan konsumsi sabun.

c.        Menimbulkan endapat atau kerak di dalam wadah-wadah pengelolaan.

Kesadahan air dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu:

a.       Kesadahan sementara (temporer)

b.      Kesadahan tetap (permanen)

Kesadahan sementara disebabkan karena garam-garam karbonat (CO₂^-) dan bikarborat (HCO₃^-) dan kalsium (Ca) dan magnesium (Mg), garam karbonat merupakan garam yang tidak larut, sedangkan garam bikarbonat merupakan garam yang larut. Garam karbonat dengan air dan karbondioksida di udara akan membentuk garam bikarbonat yang larut. Oleh karena itu, semakin tinggi konsentrasi karbondioksida di udara, semakin tinggi kelarutannya dalam bentuk reaksi sebagai berikut:

Ca CO₃ + CO₂ + H₂O ® Ca (HCO₃)₂

tidak larut                          larut

Kesadahan air ini bersifat sementara, karena dapat dihilangkan dengan cara pemanasan, dimana terbentuk garam kalsium karbonat yang tidak larut dan mengendap, sehingga dapat dihilangkan dengan mudah.

Ca (HCO₃)₂ ® Ca CO₃

                                           Dipanaskan (mengendap)

Kesadahan tetap  disebabkan oleh adanya garam-garam klorida (C1^-) dan siulfat (SO₄) dari kalsium (Ca) dan magnesium (Mg). Kesadahan karena garam-garam tersebut bersifat tetap dan sangat sukar dihilangkan.

Air sadah tetap tidak dapat dihilangkan kesadahannya dengan penguapan (pemanasan).

Derajat Kesadahan Air Berdasarkan Kandungan

Kalsium Karbonat

Derajat Kesadahan	CaCO3 (ppm)	Ion Ca- (ppm)
Lunak Agak sadah Sadah Sangat sadah	< 50 50-100 100-200 >200	<2,9 2,9-5,9 5,9-11,9 >11,9

5.      MANFAAT DAN KERUGIAN DARI ECENG GONDOK

Tanaman eceng gondok ini merupakan salah satu tanaman yang populer di Indonesia. Awalnya didatangkan dari Brasil oleh orang-orang Belanda sebagai tanaman hias, adapun manfaat dari tanaman eceng gondok ini adalah sebagai berikut:

a.        Filter air dari polusi logam-logam berat.

b.        Bahan kerajinan tangan

c.        Bahan pakan ternak

d.       Tanaman hias yang indah dengan bunga berwarna ungu muda yang tersusun dalam malal dan hanya mekar untuk sehari saja.

Adapun kerugian dari pada eceng gondok ini adalah:

1.      Dalam jumlah yang terlalu banyak, pertumbuhan eceng gondok yang tidak terkendali menyebabkan eutrofikasi.

2.      Berkurangnya oksigen terlarut dalam air

3.      Kehidupan biota dalam air terganggu, karena tidak ada O₂ untuk respirasinya.

4.      Menyebabkan keadaan blooming, apalagi pada kolam yang diam sehingga oksigennya tidak dapat masuk ke dalam air, airnya akan berbau busuk.

DAFTAR PUSTAKA

Cherry, Don WS Threes Emir. 2000. Tanaman Air. Jakarta: PT. Gramedia Pustaka Istana.

Kristanto, Philip. 2000. Ekologi Industri. Yogyakarta: Andi Yogyakarta.

Parning. 1999. Penuntun Belajar Kimia. Jakarta: Yudhistira.