pRetrEatMeNt aIr BuangAn

I. PENDAHULUAN

Contoh kasus :

Air Buangan (AB) suatu kota berasal dari sumber domestik, industri dan air hujan. AB tersebut mengandung partikel-partikel kasar/terapung, partikel tersuspensi, partikel terlarut, senyawa organik, dan senyawa toksik. Seorang sarjana TL mencoba membuat perencanaan pengolahan pendahuluan (pretreatment) bagi AB tersebut. Bantulah mahasiswa tersebut dalam merencanakan unit/sistem pengolahan pendahuluan.

Dari contoh kasus diatas maka dapat kita analisa berupa :

Kata-kata sulit :

1. Air Buangan :

Air bekas pemakaian aktivitas masyarakat baik oleh pemakaian domestik maupun oleh pemakaian nondomestik (komersial, institusional dan industri), yang sifat air nya telah tercemar dan terkomtaminasi.

2. Sumber domestik

Air limbah domestic adalah air bekas pemakaian yang berasal dari aktivitas daerah pemukiman yang kontaminannya didominasi oleh bahan organic.

3. Sumber industri

Air buangan industri adalah air buangan yang berasal dari proses industri yang komposisinya tergantung pada jenis produksinya. Air buangan industri mengandung unsur-unsur fisik, kimia (paling dominan, seperti logam-logam berat), sehingga perlu diolah terlebih dahulu sebelum disalurkan ke penyaluran air buangan.

4. Air hujan

Air buangan yang berasal dari limpasan air hujan yang berlebihan yang berdampak mengganggu dan mencemari lingkungan perkotaan

5. Partikel kasar

Kandungan dari air air buangan yang berukuran besar seperti potongan kayu, kain, dahan kayu, dan lain-lain yang dapat terganggu nya proses pemgolahan air buangan yang biasanya dapat dipisahkan dengan menggunakan screen.

6. Senyawa organic

Merupakan kandungan air buangan yang mengandung senyawa organik yang biasanya disusun oleh unsure C, H, O, N, dan P

7. Senyawa toxic

Kandungan dari air buangan yang bersifat racun atau cendrung menyebakan toxic yang dapat memberikan kontribusi bahaya bagi lingkungan yang terkena.

8. Pretreatment (pengolahan pendahuluan)

Merupakan pengolahan pendahuluan pada air buangan dengan tujuan untuk melakukan pembersihan-pembersihan untuk memperlancar proses berikutnya.
Kegiatan berupa pengambilan benda terapung dan
pengambilan benda yang mengendap seperti pasir. Pengolahan
pendahuluan dIgunakan untuk memisahkan padatan kasar, mengurangi
ukuran padatan, memisahkan minyak atau lemak, dan proses menyetarakan
fluktuasi air limbah pada bak penampung.

II. DEFINISI MASALAH

Perencanaan pengolahan Pendahuluan (Pretreatment) air buangan yang meliputi unit dan sistem pengolahan tersebut

III. Hipotesa Masalah

Pengolahan Air Limbah merupakan suatu metode dalam rangka mengurangi dampak pencemaran lingkungan akibat adanya limbah yang banyak dihasilkan dari berbagai aktivitas manusia dengan tujuan untuk memperbaiki kualitas air limbah, mengurangi BOD dan partikel tercampur, menghilangkan bahan nutrisi dan komponen beracun, menghilangkan zat tersuspensi, mendekomposisi zat organic, menghilangkan mikroorganisme pathogen. Masalah pengolahan air limbah tidak sesederhana yang dibayangkan karena pengolahan air limbah memerlukan biaya investasi yang besar dan biaya operasi yang tidak sedikit. Untuk itu, pengolahan air limbah harus dilakukan dengan cermat, dimulai dari perencanaan yang teliti, pelaksanaan pembangunan fasilitas instalasi pengolahan air limbah (IPAL) atau unit pengolahan limbah (UPL) yang benar, serta pengoperasian yang cermat.

Salah satu unit pengolahan yang diperlukan pada contoh kasus air buangan diatas adalah melakukan perencanaan terhadap pengolahan pendahuluan (pretreatment). Dimana pengolahan tersebut bertujuan melakukan pembersihan-pembersihan untuk memperlancar proses berikut nya. Kegiatan berupa pengambilan benda terapung dan
pengambilan benda yang mengendap seperti pasir. Pengolahan
pendahuluan dIgunakan untuk memisahkan padatan kasar, mengurangi
ukuran padatan, memisahkan minyak atau lemak, dan proses menyetarakan
fluktuasi air limbah pada bak penampung. Tahap pengolahan ini melibatkan proses fisik, Beberapa proses pengolahan yang berlangsung pada tahap ini ialah screen and grit removal, equalization and storage, serta oil separation.

IV. DESKRIPSI MASALAH TERHADAP PENYELESAIAN MASALAH

dalam menyelesaikan masalah air limbah pada contoh kasus diatas adalah dengan mengolah air buangan nya. Adapun cara dari pemilihan teknologi yang tepat adalah didahului dengan mengelompokkan karakteristik kontaminan dalam air limbah dengan menggunakan indikator parameter yang sudah ditampilkan di tabel di bawah.

Setelah kontaminan dikarakterisasikan, diadakan pertimbangan secara detail mengenai aspek ekonomi, aspek teknis, keamanan, kehandalan, dan kemudahan peoperasian. Pada akhirnya, teknologi yang dipilih haruslah teknologi yang tepat guna sesuai dengan karakteristik limbah yang akan diolah. Setelah pertimbangan-pertimbangan detail, perlu juga dilakukan studi kelayakan atau bahkan percobaan skala laboratorium yang bertujuan untuk:

1. Memastikan bahwa teknologi yang dipilih terdiri dari proses-proses yang sesuai dengan karakteristik limbah yang akan diolah.
2. Mengembangkan dan mengumpulkan data yang diperlukan untuk menentukan efisiensi pengolahan yang diharapkan.
3. Menyediakan informasi teknik dan ekonomi yang diperlukan untuk penerapan skala sebenarnya.

Salah satu unit yang diperlukan dari pengolahan air buangan pada contoh kasus diatas adalah pengolahan pendahuluan (pretreatment). Tahap pengolahan ini melibatkan proses fisik yang bertujuan untuk menghilangkan padatan tersuspensi dan minyak dalam aliran air limbah. Beberapa proses pengolahan yang berlangsung pada tahap ini ialah :

1. Screening

Saringan (Screening) berfungsi untuk menahan bahan-bahan yang kasar seperti sampah, potongan kayu, serpihan kertas, kain dan benda-benda kasar lain yang terdapat dalam air limbah. Penyaringan dilakukan untuk menghindari rusaknya atau tersumbatnya peralatan seperti pompa, katub-katub, pipa penyalur, alat pengaduk yang digunakan dalam pengolahan air. Bentuk saringan ini dapat berbentuk coarse screen (bar racks), saringan halus (microscreen) maupun fine screen (spiral screen) (Tchobanoglous,2003).

Secara hidraulik, kecepatan aliran tidak lebih dari 1,0 m/s dimana kecepatan aliran sebesar 0,3 m/s sering digunakan sebagai acuan dalam criteria desain. Headloss yang terjadi terganti pada tingkat penyumbatan, umumnya headloss pada saringan tidak lebih dari 0,1 m dan 0,3 m pada saat pencucian

2. Comminution

Tujuan comminution adalah untuk menghaluskan material sehingga memudahkan pengolahan berikutnya dan menghilangkan kendala pembuangan limbah screening yang masih kasar. Jenis comminutor adalah comminutor aliran gravitasi dan pressure comminutor.

3. Grit Removal

Fungsi Grit Removal adalah menghilangkan tanah kasar, pasir dan partikel halus mineral dari air buangan sehingga tidak mengendap dalam saluran ataupun pipa dan melindungi pompa dan mesin dari abrasi.

Secara teoretis, partikel yang bisa diendapkan oleh grit removal adalah berukuran >200 mm. Dalam pengolahan air buangan, grit removal untuk pengolahan air buangan dari domestik bisa dilakukan dengan single grit channel, circular grit channel dan aerated rectangular grit chamber. Di dunia industri, grit removal biasanya digunakan pada efluen indutri pertanian dan makanan ataupun industri metalurgi.

Kriteria Disain Grit Chamber

4. Equalisasi ( Tangki Aliran Rata-Rata)

Equalisasi digunakan untuk mengatasi masalah yang timbul di dalam operasional akibat perubahan aliran (aliran yang berubah-ubah dan atau turbulen) dan memperbaiki hasil pada proses berikutnya. Bak equalisasi bukanlah bak proses pengolahan.

Equalisasi adalah peredaman (pengurangan) aliran yang tidak kontinyu menjadi aliran yang mendekati konstan. Cara ini dapat diterapkan pada situasi yang berbeda, tergantung pada karakteristik sistem penampungan. Penerapan yang penting pada equalisasi adalah sebagai berikut :

§ Debit cuaca kering (debit saluran kering selama 24 jam)

§ Debit cuaca basah (hujan) dari sistem drainase terpisah

§ Kombinasi debit air hujan dan debit air buangan saluran sanitasi

Keuntungan pemakaian bak equalisasi adalah sebagai berikut : menyediakan aliran limbah yang memenuhi kebutuhan pengolahan biologi, menstabilkan pH dan meminimasi kebutuhan bahan kimia untuk netralisasi, mengurangi turbulensi aliran, untuk mengurangi konsentrasi bahan beracun yang tinggi pada pengolahan air limbah secara biologis

Penambahan pengadukan dilakukan untuk menjamin proses equalisasi berjalan baik dan mencegah pengendapan padatan didasar bak. Bak equalisasi dapat diletakkan secara in-line (langsung sebagai bagian dari flow diagram) dan off-line (tidak langsung berada pada sistem pengolahan). Untuk menurunkan kebutukan mixing dapat dilakukan dengan penambahan proses grit removal pada sistem pengolahan air limbah. Waktu tinggal air limbah di tangki equalisasi sekitar ± 2 jam.

Pompa yang dapat dipakai dalam tangki equalisasi adalah pompa sumbersible yang dilengkapi dengan pengukur ketinggian air, sehingga pada ketinggian tertentu pompa dapat beroperasi secara otomatis. Dalam hal ini pemeliharaan dan operasionalnya menjadi lebih efektif dan efisien.

5. Sedimentasi

Sedimentasi adalah unit operasi yang didesain untuk mengumpulkan dan memindahkan padatan tersuspensi dari air limbah dengan cara gravitasi. Sedimentasi berguna untuk memisahkan pasir, partikel yang besar, dalam kolam pengendapan utama, biological flock pada kolam pengendapan lumpur aktif, dan menghilangkan flok kimiawi ketika proses koagulasi senyawa kimia digunakan. Ini juga digunakan untuk mengumpulkan padatan yang ada di thickening. Di banyak kasus, tujuan utama adalah untuk menghasilkan effluen yang jernih, tetapi ini juga penting untuk menghasilkan lumpur dengan konsentrasi padatan yang dapat mempermudah penanganan dan pengolahan.

Kondisi performa pengendapan partikel dipengaruhi oleh kondisi aliran apakah laminer ataupun turbulen. Untuk mencapai kondisi performa yang optimal maka diusahakan aliran laminer, yaitu didekati dengan bilangan Reynold <> 10^-5.

Tipe-tipe sedimentasi ada empat macam yaitu :

· Tipe pengendapan I (free settling), sering disebut sebagai pengendapan partikel diskrit, pengendapan partikel diskrit dimana partikel mengendap secara individual dan partikel tidak berubah ukuran.

· Tipe pengendapan II (flocculation free settling), pengendapan flok dalam dilute suspension, selama pengendapan partikel flok, makin besar dan makin padat kecepatannya makin besar. Terjadi pengendapan flokulan dimana partikel mengumpul selama proses pengendapan, sehingga terjadi perubahan ukuran dan bentuk. Pengendapan flokulan terjadi jika kecepatan partikel meningkat bersamaan dengan bertambahnya kedalaman partikel di dalam bak. Kebanyakan suspended solid di dalam air limbah berada dalam fase flokulan. Pada pengendapan diskrit efisiensi pemindahan partikel hanya tergantung pada kecepatan overflow saja. Sedangkan pengendapan flokulan, efisiensi tergantung pada kecepatan dan waktu detensi.

· Tipe pengendapan III (Zone settling), pengendapan partikel pada konsentrasi menengah, dimana energi partikel yang berdekatan saling memecah sehingga menghalangi pengendapan partikel flok, partikel yang tertinggal pada posisi relatif tetap dan mengendap pada kecepatan konstan, menghasilkan pengendapan massa partikel. Pengendapan penghalang (zone) yang melibatkan suspensi terflokulasi dalam bentuk kecil dan mengendap sebagai massa dengan lapisan yang tegas selama proses pengendapan. Pengendapan zone dicirikan oleh adanya activated sludge dan flocculated chemical suspension, jika konsentrasi padatan melebihi 500 mg/l. Partikel-partikel padatan saling melekat dan mengendap seperti selimut, membentuk lapisan antara flok dan supernatant.

· Tipe pengendapan IV (compression settling), partikel bersentuhan pada konsentrasio tinggi dan pengendapan dapat terjadi hanya karena kompresi dari penempatan massa.

Bak Pengendap Pertama (Prasedimentasi)

Bak pengendap pertama berfungsi untuk mengurangi partikel padat dalam air buangan dengan cara mengendapkan pada suatu tangki selama waktu tertentu sehingga terendapkan sekaligus mengurangi kekeruhan dan beban organik.

Lumpur yang dihasilkan dari bak pengendap I akan diolah lebih lanjut pada proses penanganan lumpur, sehingga volume lumpur dapat diperkecil. Sedang fluida atau supernatannya keluar melalui sistem pelimpah yang ditampung pada saluran penampung/gullet menuju ke unit pengolahan biologi.

Faktor penentu untuk mendesain Bak Pengendap Pertama adalah: overflow rate, kedalaman tangki, waktu detensi

Bak Pengendap II (Clarifier)

Bak pengendap II berfungsi untuk mengendapkan zat padat yang terdapat dalam air buangan setelah melalui pengolahan biologis

Bak pengendap ini dilengkapi dengan pengeruk lumpur mekanis. Lumpur yang terkumpul dipompakan ke unit pengolahan lumpur, sedang supernatannya dialirkan menuju bak filtrasi sebelum dibuang ke dalam air penerima.

kriteria disain sedimantasi

6. Flotasi

Flotasi digunakan untuk menyisihkan padatan tersuspensi dan minyak dari air buangan serta pemisahan dan pengumpulan lumpur. Jenis-Jenis Flotasi :

a) Aerasi pada tekanan atmosfer (Air flotation).

Pada sistem ini udara akan masuk kedalam fluida dengan menggunakan mekanisme rotor-disperser. Rotor yang terendam di dalam fluida akan mendorong udara menuju bukaan disperser sehingga udara bercampur dengan air. Air akan melalui beberapa baffle sebelum keluar melalui outlet dan partikel yang mengapung akan disisihkan oleh skimmer menuju tempat penampungan yang ada di kedua sisi unit flotasi. Sistem ini memiliki keuntungan antara lain tidak memerlukan area yang luas dan lebih efektif dalam menyisihkan partikel minyak.

b) Dissolved Air Flotation (DAF).

Flotasi dengan DAF pada prinsipnya adalah melakukan pengapungan dengan melarutkan udara ke dalam fluida dengan tekanan yang cukup tinggi (40-50 lb/inc²) dan selanjutnya dilepaskan dalam tekanan atmosfer (Tchobanoglous, 1991).

c) Vaccum flotation

Pada proses flotasi jenis ini, limbah cair di aerasi hingga jenuh atau udara masuk pada bagian penghisapan pompa (tekanan udara diatas tangki divacuumkan) akibatnya akan terbentuk gelembung udara yang akan lolos ke atmosfer sembari mengangkat partikel-partikel ke atas permukaan

7. Aerasi

Aerasi adalah suatu bentuk perpindahan gas dan dipergunakan dalam berbagai bentuk variasi operasi meliputi :

(1) Tambahan oksigen untuk mengoksidasi besi dan mangan terlarut.

(2) Pembuangan karbon dioksida

(3) Pembuangan hydrogen sulfida untuk menghapuskan bau dan rasa.

(4) Pembuangan minyak yang mudah menguap dan bahan-bahan penyebab bau dan rasa serupa yang dikeluarkan oleh ganggang serta mikroorganisme serupa.