Teknik Pengolahan Limbah Cair (Pengolahan Sekunder)

Pengolahan sekunder disebut juga pengolahan biologis karena melibatkan aksi beberapa mikroba yang ada pada limbah ataupun penambahan beberapa mikroba ke dalam sistem tersebut.
Adapun reactor yang digunakan adalah sebagai berikut :

A. Lumpur Aktif (Activated Sludge Process)

Pengolahan limbah dengan sistem lumpur aktif mulai dikembangkan di Inggris pada tahun 1914 oleh Ardern dan Lockett, dan dinamakan lumpur aktif karena prosesnya melibatkan massa mikroorganisme yang aktif, dan mampu menstabilkan limbah secara aerobik. Istilah lumpur aktif diterapkan baik pada proses maupun padatan biologis di dalam unit pengolahan.

                                                          Gambar 1. Proses Lumpur Aktif
Cara kerja :

1. Setelah dilakukan penyaringan dan equalisasi, air limbah dimasukkan kedalam bak pengendap awal untuk menurunkan suspended solid.
2. Limbah cair dimasukkan ke dalam tangki aerasi di mana terjadi pencampuran dengan mikroorganisme yang aktif (lumpur aktif). Mikroorganisme inilah yang melakukan penguraian dan menghilangkan kandungan organik dari limbah secara aerobik. Oksigen yang dibutuhkan untuk reaksi mikroorganisme tersebut diberikan dengan cara memasukkan udara ke dalam tangki aerasi dengan blower.Aerasi ini juga berfungsi untuk mencampur limbah cair dengan lumpur aktif, hingga terjadi kontak yang intensif.
3. Campuran limbah cair yang sudah diolah dan lumpur aktif dimasukkan ke tangki sedimentasi di mana lumpur aktif diendapkan, sedangkan supernatant dikeluarkan sebagai effluen dari proses.
4. Sebagian besar lumpur aktif yang diendapkan di tangki sedimentasi tersebut dikembalikan ke tangki aerasi sebagai return sludge supaya konsentrasi mikroorganisme dalam tangki aerasinya tetap sama dan sisanya dikeluarkan sebagai excess sludge.

Kelebihan :

• daya larut oksigen dalam air limbah lebih besar
• efisiensi proses lebih tinggi
• cocok untuk pengolahan air limbah dengan debit kecil untuk polutan organik yang susah terdegradasi

Kekurangan :

•  Areal instalasi luas, sehingga membutuhkan dana investasi cukup besar, akibatnya pemanfaatan teknologi lumpur aktif menjadi tidak efisien di Indonesia.
• Proses operasional yang rumit mengingat proses lumpur aktif memerlukan pengawasan yang cukup ketat seperti kondisi suhu dan bulking control proses endapan.
• Membutuhkan energi yang besar
• Membutuhkan operator yang terampil dan disiplin dalam mengatur jumlah massa mikroba dalam reactor
• Membutuhkan penanganan lumpur lebih lanjut.

B. Lagun Aerasi

Lagun Aerasi merupakan unit penanganan biologic dimana kebutuhan oksigen dipenuhi dengan peralatan aerasi mekanik. Suplai oksigen secara kontinyu mendukung lagun aerasi untuk menangani air limbah per unit volume per hari.
Lagun adalah sebuah kolam yang dilengkapai dengan aerator, sistem lagun mirip dengan kolam oksidasi. Lagoon adalah sejenis kolam tertentu dengan ukuran yang luas dan mampu menampung limbah cair dalam volume besar juga karena terjadinya proses oksidasi alamiah dan fotosintesa algae.

                                                      Gambar 2. Lagun Aerasi

Cara Kerja :
Lagun aerasi mempunyai proses kera yang hampir sama dengan proses kerja lumpur aktif, bedanya adalah dalam hal pengembalian lumpur. Pada Lagun aerasi lumpur tidak dikembalikan. Aerator langsung beroprasi di atas permukaan Lagun dan menggoncang seluruh permukaan limbah agar dapat tercampur merata antara udara dan limbah. Mikroorganisme memanfaatkan limbah sebagai sumber energi. Yang penting disini adalah berapa kilogram oksigen dapat ditransfer untuk kebutuhan kolam.
Kelebihan :

• Biaya pemeliharaan rendah
• Effluent yang dihasilkan baik
• Biaya instalasi awal rendah
• Tidak menimbulkan bau

Kekurangan :

• Masih membutuhkan lahan yang luas, walaupun lebih kecil jika dibandingkan dengan kolam oksidasi
• Membutuhkan energi yang besar, karena disamping untuk suplai oksigen juga untuk pengadukan secara sempurna, khususnya yang aerobic penuh.

C. Oxidation Ditch (Parit Oksidasi)

Oxidation ditch adalah bak berbentuk parit yang digunakan untuk mengolah air limbah dengan memanfaatkan oksigen (kondisi aerob).
Kolam oksidasi ini biasanya digunakan untuk proses pemurnian air limbah setelah mengalami proses pendahuluan. Fungsi utamanya adalah untuk penurunan kandungan bakteri yang ada dalam air limbah setelah pengolahan.

                                                   Gambar 3. Proses Oxidation Ditch

Cara Kerja

1. Air limbah diskrin dulu dengan coarse screen dan dikominusi dengan comminutor agar ranting dan sampah menjadi berukuran kecil dan dapat disisihkan.
2. Setelah itu air limbah dialirkan ke dalam grit chamber untuk menyisihkan pasirnya.
3. Tahap selanjutnya adalah primary settling tank yang berfungsi mengendapkan partikel yang lolos dari grit chamber. Efluen settling tank ini selanjutnya masuk ke parit oksidasi. Pada setiap unitnya, air limbah selalu mengalami pengenceran (dilusi) otomatis ketika kembali mengalir melewati bagian inlet. Faktor dilusi ini bisa mencapai nilai 20 s.d 30 sehingga nyaris teraduk sempurna meskipun bentuk baknya mendukung aliran plug flow, yakni hanya teraduk pada arah radial saja dengan aliran yang searah (unidirectional). Influennya serta merta bercampur dengan air limbah yang sudah dioksigenasi dan mengalami fase kekurangan oksigen. Pengulangan ini berlangsung terus-menerus selama pengoperasian parit oksidasi.

Kelebihan :

• Biaya rendah

Kekurangan :

• Membutuhkan lahan yang luas

• Efisiensi penurunan zat organik sangat terbatas, (influen + 200 mg/lt BOD, efluen + 50 mg/l BOD) dan masih mengandung zat padat tersuspensi yang tinggi dari adanya algae (100 – 200 mg/l).
• Efisiensi tidak stabil (menurun pada malam hari) karena proses photosyntesa terhenti.

D. Rotating Biological Contactors (RBC)

Rotating Biological Contactor (RBC) adalah suatu proses perngolahan air limbah secara biologis yang terdiri atas didsc melingkar yang diputar oleh poros dengan kecepatan tertentu. Unit pengolahan ini berotasi dengan pusat pada sumbu atau as yang digerakkan oleh motor drive system dari diffuser yang dibenam dalam air limbah, dibawah media.

                                            Gambar 4. Rotating Biological Contactor
Cara Kerja :
Mekanisme aerasi terjadi ketika mikroba terpapar oksigen di luar air limbah sehingga terjadi pelarutan oksigen akibat difusi. Sesaat kemudian, mikroba ini tercelup lagi ke dalam air limbah sekaligus memberikan oksigen kepada mikroba yang tersuspensi di dalam bak. Bersamaan dengan itu terjadi juga reintake material organik dan anorganik yang merekat didalam biofilm. Tetesan air berbutir-butir yang jatuh dari media plastik dan bagian biofilm yang merekat dipermukaan plastik juga memberikan peluang reaerasi. Begitu seterusnya secara kontinyu 24jam sehari, ada yang bagian terendam, ada bagian yang terpapar oksigen.
Kelebihan :

• Mudah dioperasikan,
• Mudah dalam perawatan
• Tidak membutuhkan banyak lahan
• Beberapa variasi parameter dapat di kontrol seperti kecepatan putaran disc, resirkulasi, dan waktu detensi.

Kekurangan :

• Kerusakan pada materialnya seoerti as, coupling, bearing, rantai, gear box, motor listrik, dll.
• Biaya kapital dan pemasangan mahal
• Biaya investasi mahal jika debit airnya besar.

E. Trickling Filter (Saringan Menetes)

Trickling Filter merupakan salah satu aplikasi pengolahan air limbah dengan memanfaatkan teknologi Biofilm. Trickling filter ini terdiri dari suatu bak dengan media fermiabel untuk pertumbuhan organisme yang tersusun oleh materi lapisan yang kasar, keras, tajam dan kedap air.
Kegunaannya adalah untuk mengolah air limbah dengan dengan mekanisme air yang jatuh mengalir perlahan-lahan melalui melalui lapisan batu untuk kemudian tersaring.

                                                 Gambar 5. Metode Trickling Filter
Cara Kerja :

1. Air limbah dialirkan ke bak pengendapan awal untuk mengendapakan padatan tersuspensi
2. Selanjutnya Air limbah dialirkan ke bak Trickling Filter melalui pipa berlubang yang berputar, kemudian keluar melalui pipa under-drain yang ada didasar bak dan keluar melalui saluran efluen.
3. Air limbah dialirkan ke bak pengendapan akhir dan limpasan dari bak pengendapan akhir merupakan air olahan.
4. Lumpur yang mengendap selanjutnya disirkulasikan ke inlet bak pengendapan awal

Kelebihan :

• Tidak membutuhkan lahan yang luas

• Operator tidak perlu terampil

Kekurangan :

• Sering timbul lalat dan bau yang timbul dari reaktor, karena suplai oksigen tidak merata

• Sering terjadi pengelupasan biofilm

• Timbul sumbatan

• Hanya untuk mengolah limbah encer dengan beban BOD rendah