Diposting Senin, 4 Oktober 2010 jam 9:43 pm oleh The X

Pengolahan limbah

Suka dengan artikel ini?

Jelajahi artikel-artikel FaktaIlmiah yang berdasarkan apa yang dibaca dan ditonton teman-teman.
Terbitkan aktivitas Anda sendiri dan dapatkan kendali penuh.
Login

Senin, 4 Oktober 2010 -


Limbah  (sering) juga memuat air yang berasal dari air hujan; ia mengandung zat dalam bentuk suspensi, larutan dan koloid.

Bila dibuang langsung ke lingkungan, limbah dapat membahayakan. Sebagai contoh, ia bisa menjadi sumber infeksi – mendorong penyebaran penyakit yang disebarkan lewat air seperti kolera dan demam tifoid.

Masalah lainnya adalah muatan bahan organiknya yang tidak dapat diluruhkan mahluk hidup. Dalam memetaboliskan nutrisi-nutrisi ini, sejumlah besar organisme limbah dapat dengan cepat menghabiskan oksigen di lokasi tercemar, khususnya jika lokasi itu adalah air yang tergenang atau bergerak lambat; perkembangan lingkungan menjadi mikroaerobik atau anaerobik, yang berarti habitat tidak dapat lagi mendukung organisme yang tergantung pada oksigen (misalnya ikan). Lebih lanjut, kondisi anaerobik memungkinkan pertumbuhan  bakteri pereduksi belerang dan mikroorganisme lain yang produk metaboliknya memuat zat sulfida dan zat berbau busuk lainnya.

Pengolahan limbah memiliki dua tujuan:

1.      Menghilangkan (atau mengurangi jumlah) patogen yang menyebabkan penyakit berbasis air, dan

2.      Menghilangkan kapasitas pengurangan oksigen di limbah, yaitu mengurangi BOD nya.

Pengolahan limbah konvensional

Kuantitas limbah yang kecil (misalnya dari satu atau beberapa rumah di daerah pedesaan yang terpencil) dapat diolah dalam tangki septik. Limbah bervolume besar (dari daerah perkotaan) diolah dengan proses dua tahap, yang akan dijelaskan berikut ini.

Pengolahan Primer

Pengolahan primer dapat semata mencakup melewatkan limbah baku (yang belum diolah) pada penyaring batang logam untuk dipisahkan, sehingga limbah kasar dan halus terpisah; limbah yang telah disaring kemudian dilewatkan pada sebuah kominutor (sebuah alat berputar yang memecah benda padat sehingga semakin kecil). Limbah yang telah disaring dan dipecah ini kemudian lewat perlahan menuju ke tangki pengendapan (penenang) dimana beberapa bahan partikel mengendap dan kemudian dibuang dalam bentuk lumpur. Pengendapan ini kadang dibantu oleh penambahan alum saat limbah memasuki tangki pengendap.

Pengolahan Sekunder

Pengolahan sekunder dirancang untuk mengurangi BOD limbah primer pada tingkat yang dapat diterima dengan oksidasi mikroba pada isi organik yang terlarut. Ini biasanya dilakukan dengan satu dari tiga tipe proses aerobik: saringan trikel. Proses lumpur aktif dan (yang terbaru) saringan aerasi biologis (BAF – Biological Aeration Filter); proses-proses ini akan dijelaskan di bawah.

Saringan Trikel

Saringan trikel disebut juga saringan biologis atau saringan perkolasi. Ia terdiri dari sebuah dasar dari batuan yang telah digerus, dalamnya sekitar 2 meter, dimana limbah primer disemprotkan. Lapisan batuan ini dapat disimpan dalam sebuah dinding bulat, lalu limbah primer disemprotkan lewat lubang di tangan penyemprot berputar; dengan batuan dalam wadah petak, limbah disemprotikan dari lengan distributor yang bergerak maju mundur. Permukaan batuan ini mengandung lapisan (film) mikroorganisme – biasanya, bakteri Zoogloea ramigera dan spesies protozoa bersilia (seperti Carchesium, Chilodonella, Opercularia dan Vorticella). (Hewan juga boleh ada, seperti rotifer, udang-udangan, serangga dan laba-laba.)

Limbang merembes perlahan menembus batuan yang dihancurkan ini sehingga limbah mengalami kontak dengan permukaan yang mengandung biofilm. Limbah yang disemprotkan tersebut membawa oksigen terlarut, sehingga sebagian materi organik terlarut di dalamnya di oksidasi oleh organisme dalam limbah dan biofilm; lebih lanjut, sebagian karbon organik terlarut di asimilasi, menjadi biomassa, oleh organisme-organisme ini. Sistem ini tidak ditujukan untuk menjadi pengayak mekanis – namun untuk membuat limbah mengalami kontak dengan biofilm dalam kondisi aerobik; ini mengurangi tingkat bahan organik terlarut. Lebih lanjut, sejumlah besar bakteri limbah dicerna oleh protozoa yang ada di biofilm.

Cairan yang meninggalkan lapisan ini biasanya mengandung partikel-partikel biofilm kecil yang terbasuh dari batuan; partikel ini diendapkan dengan mengarahkan cairan ke tangki humus. Dari tangki humus, cairan (supernatan) di lepaskan sebagai cairan final. Cairan final ini memiliki BOD yang jauh lebih rendah – sehingga bila dilepaskan ke sungai, dsb, ia mengambil sedikit sekali oksigen dari air.

Proses lumpur aktif

Proses lumpur aktif adalah bentuk lain pengolahan sekunder aerobik. Cairan dari tahap pengolahan primer memasuki bak yang mengandung lumpur aktif – sebuah massa organisme yang umumnya adalah bakteri (seperti spesies dari Acinetobacter dan Alcaligenes, Sphaerotilus natans dan Zoogloea ramigera) dan protozoa; protozoa ini antara lain siliata (seperti Aspidisca, Carchesium, Opercularia, Trachelophyllum, Vorticella), flagellata, dan amoeba testat Cochliopodium dan Euglypha – amoeba sering ditemukan dalam jumlah besar dan kadang menjadi komponen utama dalam biomassa ini. Organisme lain yang ada antara lain jamur, rotifer dan nematoda. Cairan dan lumpur ini di agitasi dan di aerasi selama 6 – 12 jam sehingga sebagian besar materi organik terlarut dalam cairan teroksidasi, atau terasimilasi, oleh biomassa; BOD akibatnya menurun drastis, dan sejumlah besar bakteri limbah dicerna oleh protozoa. Cairan yang telah diolah kemudian diarahkan ke bak penenang lumpur. Kualitas cairan final tergantung pada efisiensi flokulasi (penggumpalan) organisme. Bak penenang berfungsi menambah kejernihan cairan ini dengan pengendapan.

Sphaerotilus natans diperbesar 100 kali

Flokulasi di dukung oleh hidrofobisitas permukaan sel yang menghasilkan

1.      Kecenderungan sel untuk mendekati gerombolan, dan

2.      Penetrasi gerombolan oleh sel lewat saluran/pori dalam gerombolan.

Dalam proses ini, lumpur meningkat massanya karena pertumbuhan mikroba; setelah pengendapan, sebagian besarnya dibuang, sebagian dibiarkan untuk mengolah limbah selanjutnya.

Saringan aerasi biologis (BAF)

BAF adalah pendekatan yang lebih efisien pada pengolahan sekunder aerobik. Ia terdiri dari sebuah dasar bahan granular harus yang terendam. Bahan ini dilapisi dengan biofilm; limbah turun menembus lapisan sementara udara di pompakan di dasar lapisan. Karena granula ini kecil, sistem dapat berfungsi sebagai saringan mekanis (untuk materi partikel halus) dan juga memungkinkan mineralisasi bahan organis terlarut. Biofilm dalam sebuah BAF memuat lima kali biomassa lebih banyak daripada saringan trikel dalam ukuran yang sama – sehingga, untuk kapasitas pengolahan yang sama, BAF dapat jauh lebih kecil.

Kondisi aliran yang pantas di BAF memungkinkan aerasi dan perkembangan bakteri nitrit dalam biofilm. Keuntungannya adalah nitrifikasi membuang nitrogen dari limbah; karenanya, jika nitrifikasi dapat dicapai, maka dapat pula dilakukan denitrifikasi. Untuk mendukung denitrifikasi BAF dapat dioperasikan secara anaerobik; sebagian besar nitrogen dalam limbah dapat dibuang dengan mengoperasikan reaktor BAF aerobik dan anaerobik secara seri.

Pengolahan anaerobik

Pengolahan anaerobik berguna untuk limbah yang mengandung padatan tinggi (misalnya limbah pertanian, lumpur dari proses lumpur aktif, dsb). Dalam proses ini, lumpur yang teraduk dicerna dalam sebuah tangki yang bersuhu sekitar  35°C. Hal ini mengurangi besarnya lumpur, menghasilkan sedikit saja materi berbahaya yang dapat dimurnikan dalam lapisan pengering lumpur; sebagian besar karbon dibuang sebagai metana (yang dapat memasok sebagian atau semua energi yang diperlukan oleh instalasi ini).

Pengolahan anaerobik dapat pula dipakai, misalnya untuk air limbah yang mengandung asam terephthalik (asam 1,4-benzenedicarboxylic) dan isomernya – senyawa yang digunakan untuk pembuatan produk polyester dan botol plastik; dalam sebuah penelitian, organisme yang berasosiasi dengan sistem lumpur granular anaerobik ini mencakup sejumlah besar bakteri yang belum dikenali dari jenis delta-Proterobacteria dan sejumlah arkea terkait dengan Methanosaeta dan Methanospirillum.

Pengolahan Tersier

Pengolahan tersier kadang dipakai untuk mengurangi BOD limbah lebih jauh lagi; hal ini mungkin dibutuhkan bila pembuangan cairan akhir dilakukan pada sungai yang berasosiasi dengan faktor kelarutan rendah.

Untuk mengurangi jumlah bahan partikulat halus, cairan dapat diteruskan melewati sebuah mikrostainer: sebuah tabung bolong dari kisi-kisi halus bahan baja tahan karat, tertutup di satu ujung, yang berputar dalam sumbu horizontal; cairan dipompakan kedalam tabung, dan cairan terstrain dilewatkan pada kisi-kisi – materi yang menempel di permukaan dalam silinder dibuang terus menerus oleh semburan air.

Saringan immedium adalah saringan pasir dimana ukuran butir meningkat dari atas ke bawah; limbah mengalir naik menembus saringan ini. Bentuk saringan lain, dan pengairan rumput juga dipakai untuk pengolahan tersier.

Tujuan utama pengolahan tersier adalah pengurangan BOD dengan membuang karbon dari cairan. Namun, pembuangan nitrogen (terutama hadir dalam bentuk amonia dan nitrat) dan fosfat, juga diperlukan untuk mengurangi pertumbuhan ganggang di air penerima cairan hasil olahan. Pembuangan nitrogen telah dibahas dalam bagian BAF. Fosfor dibuang dengan siklus pengolahan anaerobik dan aerobik berulang-ulang.

Secara anaerobik, beberapa organisme meningkat biomassanya, namun membuang fosfor; secara aerobik, peningkatan biomassa mengasimilasi fosfor – dan memisahkan dan membuangnya. Bakteri Acinetobacter calcoaceticus dilaporkan mampu menumpuk fosfat (hingga mendekati 10% berat kering), lebih dari 50% nya dalam bentuk polifosfat.

Proses pengolahan limbah

Disinfeksi cairan final dilakukan dengan klorin atau ozon. Pada setidaknya satu instalasi di AS, lumpur yang di airkan kembali (50% padat) di disinfeksi dengan radiasi terionisasi (dosis 1 Mrad dari sebuah sumber gamma 137 caesium).

Referensi

1.      Paul Singleton and Diana Sainsbury,  2006. Dictionary of Microbiology and Molecular Biology, Third Edition. John Wiley & Sons Ltd

2. Ann-Cathrin Olofsson, Anna Zita, and Malte Hermansson. Floc stability and adhesion of green-fluorescent-protein-marked bacteria to flocs in activated sludge. Microbiology 1998 144: 519-528

3.      Jer-Horng Wu, Wen-Tso Liu, I-Cheng Tseng, and Sheng-Shung Cheng. Characterization of microbial consortia in a terephthalate-degrading anaerobic granular sludge system. Microbiology 2001 147: 373-382

4.        Cairncross, S & Feachem, R;  1993. Environmental Health Engineering in the Tropics, 2nd Edition, John Wiley & Sons Ltd

5.        Mara, D. (ed.); 1996. Low-cost Sewerage, John Wiley & Sons Ltd

6. Rudolf Amann, Hilde Lemmer and Michael Wagner. Monitoring the community structure of wastewater treatment plants: a comparison of old and new techniques. FEMS Ecol. (1998) 25 205–215

7.  J.Gijs Kuenen, Lesley A. Robertson. Combined nitrification-denitrification processes. FEMS Microbiology Reviews, Volume 15, Issue 2-3, pages 109–117, October 1994

8. Gregory R. Crocetti, Philip Hugenholtz, Philip L. Bond, Andrew Schuler, Jürg Keller, David Jenkins, and Linda L. Blackall. Identification of Polyphosphate-Accumulating Organisms and Design of 16S rRNA-Directed Probes for Their Detection and Quantitation. Appl. Environ. Microbiol. March 2000 66: 1175-1182;

The X
Sains adalah sebuah pengetahuan universal, ilmu pengetahuan tidaklah sama dengan pengetahuan dongeng. Kadang, fakta lebih menyakitkan daripada doktrin / pandangan turun temurun.
Bergabung dengan 1000 orang lebih dengan kami melalui sosial media

Berlangganan artikel dan berita terbaru dari kami via email


Aktifitas

© 2010 FaktaIlmiah.com. Hak cipta asli oleh faktailmiah
Anda boleh mendistribusikannya dengan mencantumkan referensi dari situs kami.