Proses Pengolahan Limbah Dengan Sistem Biofilter Anaerob-Aerob

 

           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 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 A.

 

Gambar A : Diagram proses pengolahan air limbah rumah sakit (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.
• 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 III.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 senyawa 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.

Keunggulan Proses Biofilter "Anaerob-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

Bentuk Dan Prototipe Alat

           Rancangan prototipe alat dirancang yang digunakan untuk uji coba pegolahan air limbah rumah sakit ditunjukkan seperti pada Gambar IV.1. Prototipe alat ini secara garis besar terdiri dari bak pengendapan/pengurai anaerob dan unit pengolahan lanjut dengan sistem biofilter anaerob-aerob. Bak pengurai anaerob dibuat dari bahan beton cor atau dari bahan fiber glas (FRP), disesuaikan dengan kondisi yang ada. Ukuran bak pengurai anaerob yakni panjang 160 cm, lebar 160 cm, dan kedalaman efektif sekitar 200 cm, dengan waktu tinggal sekitar 8 jam.

           Unit pengolahan lanjut dibuat dari bahan fiber glas (FRP) dan dibuat dalam bentuk yang kompak dan langsung dapat dipasang dengan ukuran panjang 310 cm, lebar 100 cm dan tinggi 190 cm. Ruangan di dalam alat tersebut dibagi menjadi beberapa zona yakni rungan pengendapan awal, zona biofilter anaerob, zona biofilter aerob dan rungan pengendapan akhir.

           Media yang digunakan untuk biofilter adalah batu apung atau batu pecah dengan ukuran 1-2 cm, atau ari bahan lain misalnya zeolit, batubara (anthrasit), palstik dan lainnnya. Selain itu, air limbah yang ada di dalam rungan pengendapan akhir sebagian disirkulasi ke zona aerob dengan menggunakan pompa sirkulasi.

Kapasitas Alat

           Prototipe alat ini dirancang untuk dapat mengolah air limbah sebesar 10 -15 m³/hari, yang dapat melayani rumah sakit dengan 30 –50 bed.

Waktu Tinggal (Retention Time) 

A. Bak Pengurai Anaerob 

Debit Air Limbah = 15 m³/hari = 625 lt/jam = 0,625 m³/jam
Dimensi = 1,6 m X 1,6 X 2,2 m
Volume Efektif = 5 m³
Waktu Tinggal = 8 Jam
Gambar penampang bak pengurai awal ditunjukan seperti pada gambar IV.2. 

 Unit Pengolahan Lanjut 

1. Ruang Pengendapan Awal 

Debit Air Limbah (Q) = 15 m³/hari = 625 lt/jam = 0,625 m³/jam
Volume Efektif = 1,6 m x 1,0 m x 0,6 m = 0,96 M³
Waktu Tinggal di dalam ruang pengendapan awal (T₁) = 0,96 m³/0,625 m³/jam 
T₁ = 1,5 jam 

2. Zona Biofilter Anaerob 

Volume Total Ruang efektif = 1,6 m x 1,0 m x 1,2 m = 1,92 m³
Volume Total Unggun Medium = 2 x [1,2 m x 1 m x 0,6 m] = 1,44 m³
Porositas Mediun = 0,45
Volume Medium tanpa rongga = 0,55 x 1,44 m³ = 0,79 m³
Total Volume Rongga dalam Medium = 0,45 x 1,44 m³ = 0,65 m³
Volume Air Limbah Efektif di dalam zona Anareob = 1,92 m³ - 0,79 m³ = 1,13 m³
Waktu Tinggal di dalam Zona Anaerob (T₂) = 1,13 m³/0,625 m³/jam = 1,8 jam 
Waktu Kontak di dalam medium zona Anaerob = 0,65 m³/0,625 m³/jam = 1.04 jam 

3. Zona Aerob 

Volume Efektif = 1,5 m x 1 m x 0,7 m = 1,05 m³
Volume Unggun Medium = 1,1 m x 0,6 m x 1 m = 0,66 m³
Porositas Medium = 0,45
Volume Rongga = 0,45 x 0,66 m³ = 0,3 m³
Volume Medium Tanpa Rongga = 0,66 m³- 0,3 m³ = 0,36 m³
Waktu Tinggal Total di dalam zona aerob (T₃) = [1,05 - 0,36] m³/0,625 m³/jam = 1,1 jam
Waktu Kontak di dalam medium zona aerob = 0,3 m³/0,625 m³/jam = 0,48 jam 

4. Ruangan Pengendapan Akhir 

Volume Efektif = 1,5 m x 0,6 m x 1 m = 0,9 m³
Waktu Tinggal (T₄) = 0,9 m³/0,625 m³/jam = 1,44 jam
Waktu Tinggal Total di dalam Unit Pengolahan Lanjut = [1,5+1,13+1,1+1,44] jam = 5,17 jam 


Bak Kontaktor Khlorine 

           Unit prototipe alat pengolahan air limbah rumah tangga tersebut dapat dilengkapi dengan bak khlorinasi (bak kontaktor) yang berfungsi untuk mengkontakan 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. Bak kontaktor ini dipasang atau disambungkan pada pipa pengeluaran air olahan.

 

. 


Gambar IV.2 : Penampang bak pengurai Anaerob