Category Archives: Air Limbah Industri

Baku Mutu Air Limbah bagi Kegiatan Industri Jawa Timur

Baku mutu limbah cair berdasarkan PerGub Jatim No. 72/ tahun 2013 ini mengatur industri-industri yang dikelompokkan ke dalam lima kategori utama yaitu industri kimia organik dan turunannya, industri kimia anorganik dan turunannya, kegiatan usaha lain, kawasan industri, dan kegiatan industri lain.

A. Industri Kimia Organik dan Turunannya
1. Industri pulp dan kertas
2. Industri kertas
3. Industri ethanol
4. Industri MSG dan lysine
5. Industri penyamakan kulit
6. Industri gula
7. Industri sorbitol
8. Industri karet
9. Industri tekstil
10. Industri Urea, Pupuk Nitrogen, Pupuk ZA dan Ammoniak
11. Industri Pupuk Phosphat, Pupuk Majemuk, NPK dan Asam Phosphat
12. Industri Cat dan Tinta
13. Industri Pestisida
14. Industri Kayu Lapis
15. Industri Asam Citrat
16. Industri Minyak Kelapa Sawit
17. Industri Minyak Nabati, Sabun/Detergent
18. Industri Oleokimia Dasar
19. Industri Pengalengan/Pengolahan Ikan
20. Industri Tepung Ikan
21. Industri Cold Storage
22. Industri pengolahan rumput laut
23. Industri Ber-alkohol
24. Industri Susu dan Es Krim
25. Industri Minuman
26. Industri Biskuit dan Roti (Bakery)
27. Industri Pengupasan Biji Kopi / Coklat
28. Industri Kembang Gula
29. Industri Saos
30. Industri Bumbu (Seasoning)
31. Industri Pengolahan Kedelai
32. Industri Mie dan Kerupuk
33. Industri Pengolahan Daging
34. Industri Pengolahan Daging Bekicot
35. Industri Pengolahan Buah-Buahan dan/atau Sayuran
36. Industri Tapioka
37. Industri Tepung Beras dan Terigu
38. Industri Farmasi.
39. Industri Rokok dan Cerutu
40. Industri Karton Box
41. Industri Penyulingan Pelumas Bekas
42. Industri Vinyl Chloride Monomer dan Polyvinyl Chloride
43. Kegiatan Eksplorasi dan Produksi Migas di Lepas Pantai (off-shore)
44. Kegiatan Eksplorasi dan Produksi Migas dan Fasilitas Darat (On-Shore) Lama
45. Kegiatan Eksplorasi dan Produksi Migas dan Fasilitas Darat (On-Shore) Baru
46. Eksplorasi dan Produksi Panas Bumi
47. Industri Pengolahan Minyak Bumi
48. Kegiatan Pengolahan Minyak Bumi
49. Kegiatan Pengilangan LNG dan LPG Terpadu
50. Proses pengilangan LNG dan LPG terpadu
51. Industri Petrokimia Hulu
52. Industri Rayon
53. Industri Lem
54. Industri Poly Ethylene Terephthalate (PET)
55. Industri Purified Terephthalic Acid (PTA)

B. Industri Kimia Anorganik dan Turunannya
1. Industri Inosine Mono Phospat (IMP)
2. Industri Water Glass (Sodium Silikat)
3. Industri Korek Api
4. Industri Tepung Silica
5. Industri Bleaching Earth (Tanah Pemucat)
6. Industri Soda Kostik/ Gas Khlor
7. Industri Pelapisan Logam (Electro Plating)
8. Industri Galvanis, Perabot Enamel dan Logam dengan Pembersihan Karat (Pickling)
9. Penambangan dan Pengolahan Bijih Besi Serta Kegiatan Pendukungnya.
10. Industri Keramik
11. Penambangan dan/atau Pengolahan Bijih Emas dan Tembaga.
12. Peleburan dan Pengolahan Emas dan Tembaga.
13. Industri Baterai Kering
14. Industri Baterai Basah
15. Pertambangan dan Pengolahan Bijih Nikel
16. Industri Pengolahan Pasir Besi

C. Kegiatan Usaha Lainnya
1. Baku Mutu Air Limbah Bagi Usaha dan/atau Kegiatan Peternakan Sapi, Babi dan Unggas
2. Baku Mutu Air Limbah bagi Kegiatan Rumah Potong Hewan
3. Baku Mutu Air Limbah Bagi Usaha dan/atau Kegiatan Cuci Kendaraan Bermotor
4. Baku Mutu Air Limbah Domestik [Permukiman (Real Estate), Rumah Makan (Restoran), Perkantoran, Perniagaan, Apartemen, Perhotelan dan Asrama]
5. Baku Mutu Air Limbah Bagi Usaha dan/atau Kegiatan Pengolahan Obat Tradisional/Jamu
6. Baku Mutu Air Limbah Bagi Usaha dan/atau Kegiatan Rumah Sakit
7. Kegiatan Pembangkit Listrik Tenaga Uap
8. Baku Mutu Air Limbah Bagi Usaha dan/atau Kegiatan Laundry
9. Baku Mutu Air Limbah Bagi Usaha dan/atau Kegiatan Pengolahan Kelapa
10. Baku Mutu Air Limbah Bagi Usaha dan/atau Kegiatan Pengolahan Jamur
11. Baku Mutu Air Limbah Bagi Kegiatan Laboratorium Klinik

D. Kawasan Industri
E. Kegiatan Industri Lain

Sumber: blh.jatimprov.go.id

Video: Cara Kerja Reverse Osmosis Membrane

Pada video kali ini akan terlihat ilustrasi proses yang terjadi pada filtrasi dengan proses reverse osmosis. Penjelasan mengenai proses RO secara umum dapat dilihat hingga menit ke 2:25. Selebihnya, tayangan menjelaskan proses yang terjadi di salah satu instalasi pengolahan air di Sydney, Australia.
Mudah-mudahan bermanfaat!

Copyright: © Sydney Water Corporation

Pengolahan Air Limbah dengan Membran

Membrane treatment merupakan salah satu teknologi yang sudah cukup lama digunakan dan memiliki aplikasi yang luas. Salah satunya adalah di dalam sistem pengolahan air limbah. Penggunaan teknologi membran di dalam pengolahan air limbah memang terdengar mahal jika dibandingkan dengan teknologi lumpur aktif. Dengan teknologi membran perlu adanya perawatan membran antara lain pembersihan dan penggantian membran secara rutin. Akan tetapi, untuk kebutuhan pengolahan selama dua puluh tahun serta jika terdapat kebutuhan kualitas efluen air limbah yang ketat maka biaya yang dibutuhkan pada teknologi membran sama dengan pada lumpur aktif konvensional [1]. Selain itu, teknologi membran menjadi pilihan yang lebih baik bagi instalasi yang memiliki keterbatasan lahan serta daerah dengan biaya konstruksi yang tinggi. Pada artikel kali ini akan dibahas beberapa hal dasar tentang proses membran.

Klasifikasi Proses Membran Berdasarkan Ukuran Pori
1. Reverse Osmosis (RO)
Proses RO digunakan untuk menyaring partikel-partikel yang memiliki ukuran hingga 0.001 mm sehingga banyak dimanfaatkan untuk menyaring ion-ion bervalensi satu. Aplikasinya di dalam pengolahan air limbah adalah untuk keperluan reklamasi air limbah.

2. Nanofiltration (NF)
Nanofiltrasi dikenal juga dengan istilah “loose RO”[2] karena ukuran celah yang lebih besar dan kebutuhan tekanan yang lebih rendah dari RO. Walaupun tidak memiliki kemampuan menyaring ion-ion monovalensi seperti halnya RO, proses NF memiliki kemampuan untuk menyisihkan senyawa-senyawa organik. Untuk aplikasi pengolahan air limbah rumah sakit, proses NF mampu menyisihkan COD, NH3-N, dan PO4-P berturut-turut hingga 92%, 88%, dan 68%[3]. Penggunan lainnya misalnya pada air limbah pencucian pakaian (laundry) yang mampu menurunkan COD dari kisaran 2000-4500 mg/L hingga mencapai antara 50-100 mg/L[4].

3. Ultrafiltration (UF)
Berbeda dengan RO dan NF, proses UF tidak memerlukan adanya tekanan eksternal untuk menyaring polutan. Dengan kemampuan membran UF untuk menyaring partikel berukuran hingga 0.01 mm, membran ini banyak digunakan untuk keperluan desinfeksi. Salah satu aplikasi UF adalah pada pengolahan air limbah domestik untuk digunakan kembali dalam aplikasi pertanian[5]. Penggunaan lainnya adalah dalam pengolahan air limbah industri automotif pada bagian pemotongan logam [6] dan pengilangan minyak bumi [7].

4. Microfiltration (MF)
Proses MF berfungsi untuk menyaring partikel-partikel dengan ukuran lebih besar dari 0.01 mm. Penyaringan dengan mikrofiltrasi banyak dimanfaatkan sebagai pengolahan pendahuluan sebelum proses NF atau RO. Gambar berikut ini menunjukkan klasifikasi membran berdasarkan ukuran pori.

Sumber: www.nottingham.ac.uk

Sumber: www.nottingham.ac.uk

Membrane Fouling
Membrane fouling atau pengotoran membran di antaranya dapat disebabkan oleh:
• Pengendapan atau tertutupnya permukaan membran oleh zat-zat anorganik (scaling).
• Adanya adsorpsi senyawa-senyawa organik ke dalam pori-pori membran (organic fouling).
• Adanya pertumbuhan bakteri di permukaan membran (bio-fouling).
• Pembentukan lapisan cake pada permukaan membran akibat deposisi partikel koloid (colloidal fouling).
Bio-fouling dan organic fouling adalah jenis fouling yang paling sering terjadi pada aplikasi membran di dalam pengolahan air limbah[8].

Pretreatment Untuk Proses Filtrasi Membran
Untuk memperpanjang usia pakai membran, diperlukan proses pengolahan pendahuluan. Materi padatan yang dapat diendapkan hendaknya disisihkan terlebih dahulu melalui proses pengendapan. Jika diperlukan, proses pengolahan pendahuluan seperti koagulasi-flokulasi, pertukaran ion, adsorpsi karbon, hingga desinfeksi dengan UV dapat dilakukan[8].

Pembersihan Membran
Walaupun air limbah telah mengalami serangkaian pengolahan sebelum memasuki penyaringan membran, fenomena fouling tidak akan dapat dihindari. Saat fouling terjadi, diperlukan proses pembersihan membran. Pembersihan membran biasanya dilakukan saat terjadi hal-hal sebagai berikut[9]:
• Adanya penurunan jumlah air yang terproduksi sebesar 10% dalam kondisi operasional yang konstan, atau
• Adanya peningkatan tekanan sebesar 10% untuk memperoleh air dengan volume yang sama pada temperatur yang konstan, atau
• Adanya peningkatan beda tekanan sebesar 15-20% antara feed flow dan reject flow.
Terdapat dua macam metode pembersihan membran yaitu pembersihan secara fisik (physical cleaning) dan kimia (chemical cleaning). Pembersihan secara fisik dilakukan dengan cara backwash. Sementara itu, pembersihan secara kimia dilakukan apabila proses backwash sudah tidak mampu untuk membersihkan permukaan membran.

Sumber:
1. Young, T., Muftugila, M., Smoota, S., & Peetersb, J. (2012). MBR vs. CAS: Capital and operating cost evaluation. Water Practice & Technology, 7(4). Diakses 23 Maret, 2015, dari http://www.iwaponline.com/wpt/007/0075/0070075.pdf
2. Fane, A., Wang, R., & Jia, Y. (2011). Membrane Technology: Past, Present and Future. In L. Wang, J. Chen, Y. Hung, & N. Shammas (Eds.), Handbook Of Environmental Engineering (Vol. 13, pp. 1-45). New York: Humana Press.
3. Kootenaei, F., & Rad, H. (2013). Treatment of Hospital Wastewater by Novel Nano-Filtration Membrane Bioreactor (NF-MBR). Iranica Journal of Energy & Environment, 4(1), 60-67. Diakses 23 Maret, 2015, dari http://www.idosi.org/ijee/4(1s)13/10.pdf
4. www.Envirochemie.com (diakses 23 Maret 2015)
5. Falsanisi, D., Liberti, L., & Notarnicola, M.(2010).Ultrafiltration (UF) Pilot Plant for Municipal Wastewater Reuse in Agriculture: Impact of the Operation Mode on Process Performance. Water 2009,1, 872-885.
6. Notodarmojo, S., Mayasanthy, D., & Zulkarnain, T.(2004).Pengolahan Limbah Cair Emulsi Minyak dengan Proses Membran Ultrafiltrasi Dua-tahap Aliran Cross-flow. Proceedings ITB Sains & Teknologi,36A(1),45-62.
7. Aryanti, N., Prihatiningtyas, I.,Ikhsan, D., & Wardhani, D.(2013).Kinerja Membran Ultrafiltrasi Untuk Pengolahan Limbah Emulsi Minyak-Air Sintetis. Reaktor,14(4), 277-283.
8. Chen, J., Mou, H., Wang, L., Matsuura, T., & Wei, Y. (2011). Membrane Separation: Basics and Applications. In L. Wang, J. Chen, Y. Hung, & N. Shammas (Eds.), Handbook Of Environmental Engineering (Vol. 13, pp. 271-332). New York: Humana Press.
9. Song, L. dan Tay, K. (2011). Advanced Membrane Fouling Characterization in Full-Scale Reverse Osmosis Processes. In L. Wang, J. Chen, Y. Hung, & N. Shammas (Eds.), Handbook Of Environmental Engineering (Vol. 13, pp. 101-134). New York: Humana Press.

Logam Berat di Dalam Air Limbah, part 2: Metode Penyisihan

Pada artikel sebelumnya telah dibahas mengenai jenis, dampak, serta cara anilisis logam berat di dalam pengolahan air limbah. Setelah mengetahui dampak dari keberadaan logam berat, tentunya perlu ada upaya-upaya untuk menyisihkan logam berat dari dalam air limbah. Logam berat dapat disisihkan antara lain melalui pengendapan, ion exchange, koagulasi, reverse osmosis, cementation, adsorpsi, elektrokoagulasi, dan electrowinning (A. Basyal et.al., 2013). Di dalam postingan kali ini akan dipaparkan mengenai metode-metode tersebut dengan pembahasan yang lebih mendalam pada metode pengendapan.

1. Pengendapan

Penyisihan logam berat dengan metode pengendapan dapat menurunkan konsentrasi logam berat di dalam air limbah hingga kisaran ppm (A. Basyal et.al., 2013). Logam berat dapat diendapkan dlm bentuk hidroksida, sulfida, dan karbonat. Persamaan umum pengendapan logam menggunakan hidroksida adalah sebagai berikut:

Mn+ + nOH ? M(OH)n

Senyawa yang paling sering digunakan untuk membentuk endapan hidroksida yaitu NaOH dan Ca(OH)2. Hal yang perlu diperhatikan saat akan menggunakan metode pengendapan hidroksida yaitu pH dan senyawa pengompleks. Logam-logam sulfida memiliki kelarutan yang sangat kecil. Pengendapan logam berat dalam bentuk sulfida dapat dilakukan dengan penambahan S2- (ion sulfida). Ion sulfida menjadi dominan pada kisaran pH 14. Oleh sebab itu, pengendapan sulfida selalu dilakukan dalam kondisi basa. Apabila kondisi ini tidak dipenuhi, maka yang akan dominan adalah H2S. Seperti kita ketahui, senyawa ini mengeluarkan bau busuk serta bersifat racun. Berbeda dengan pengendapan hidroksida, pengendapan menggunakan sulfida tidak terganggu oleh adanya senyawa kelat (chelating agent). Logam-logam berat yang biasa diendapkan dengan pengendapan karbonat yaitu timbal, cadmium, dan nikel (Precipitation of Heavy Metals from Wastewaters). Pengendapan karbonat terjadi pada pH di atas 10 karena ion karbonat (CO32-) hanya hadir pada pH yang tinggi.

Gambar berikut ini menunjukkan hubungan antara pH dengan kelarutan logam berat di dalam air.

Kelarutan Logam Hidroksida (Sumber: Precipitation of Heavy Metals from Wastewaters)

Kelarutan Logam Hidroksida (Sumber: Precipitation of Heavy Metals from Wastewaters)

Kelarutan Logam Sulfida (Sumber: Precipitation of Heavy Metals from Wastewaters)

Kelarutan Logam Sulfida (Sumber: Precipitation of Heavy Metals from Wastewaters)

Tabel 1. Rangkuman Pengendapan Beberapa Jenis Logam Berat (dirangkum dari Precipitation of Heavy Metals from Wastewaters)

table

2. Ion Exchange

Metode ion exchange banyak diaplikasikan di industri karena memiliki keunggulan untuk menghasilkan efluen hingga berada rentang ppb serta mampu mengolah dalam volume yang besar (A. Basyal et.al., 2013). Kekurangannya adalah selain mahal dan sangat selektif pada pH larutan, ion exchange juga kurang sesuai untuk menangani ion-ion dengan konsentrasi sangat tinggi karena dapat menyebabkan penyumbatan pada resin (A. Basyal et.al., 2013)

3. Koagulasi

Pada proses penyisihan logam berat dengan koagulasi, dilakukan penambahan zat kimia yang berfungsi sebagai koagulan.

4. Reverse osmosis

Reverse osmosis merupakan proses pengolahan menggunakan membran yang diberi tekanan osmotik. Membran yang digunakan memiliki ukuran celah < 0,001 µm. Karena memanfaatkan membran dengan bukaan celah yang sangat kecil, perlu dilakukan pengolahan pendahuluan agar partikel berukuran besar dapat disisihkan terlebih dahulu sehingga membran tidak mudah jenuh.

5. Cementation

Cementation yaitu metode pengendapan logam melalui mekanisme elektrokimia, dimana logam yang memiliki potensial oksidasi lebih tinggi akan melewati suatu larutan untuk menggantikan logam dengan potensial oksidasi yang lebih rendah (A. Basyal et.al., 2013).

6. Adsorpsi

Adsorpsi yaitu proses penempelan senyawa yang terlarut pada suatu permukaan. Contoh yang paling umum yaitu dengan menggunakan karbon aktif. Proses adsorpsi juga merupakan salah satu mekanisme di dalam biosorption (silakan lihat artikel mengenai biosorption).

7. Elektrokoagulasi

Proses elektrokoagulasi memanfaatkan arus listrik untuk menyisihkan logam berat dari dalam air limbah (A. Basyal et.al., 2013). Arus listrik memberi gaya elektrik untuk mendorong terjadinya reaksi kimia sehingga ion-ion yang terdapat di dalam cairan akan bergerak kea rah kestabilan yang umumnya berwujud padat (awwtinc.com).

8. Electrowinning

Electrowinning yaitu proses electroplating yang digunakan untuk menghilangkan ion-ion logam dari larutan konsentrat (pprc.org). Metode ini banyak digunakan di industri metalurgi dan pertambangan (A. Basyal et.al., 2013)

Sumber:

* Asli Baysal, Nil Ozbek and Suleyman Akman (2013). Determination of Trace Metals in Waste Water and Their Removal Processes, Waste Water – Treatment Technologies and Recent Analytical Developments, Prof. Fernando Sebastián García Einschlag (Ed.), ISBN: 978-953-51-0882-5, InTech, DOI: 10.5772/52025.

* Precipitation of Heavy Metals from Wastewaters  (diakses 6 Agustus 2014)

* http://www.awwtinc.com/electrocoagulation-process.php (diakses 22 September 2014)

* http://www.pprc.org/cpc/workshops/electrowinning.pdf (diakses 22 September 2014)

 

 

Logam Berat di Dalam Air Limbah, part 1: Macam, Dampak yang Ditimbulkan, dan Cara Analisis

Logam berat merupakan parameter yang banyak ditemui di dalam air limbah industri. Logam berat yang umum ditemui di dalam air limbah antara lain arsenik, timbal, merkuri, kadmium, kromium, zink, tembaga, perak, dan nikel. Beberapa sumber utama logam berat di dalam air limbah dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel 1. Logam Berat dan Industri yang Menjadi Sumbernya

Logam Berat Industri Sumber Referensi
Arsenik Peleburan logam, industri pestisida dan fungisida H.K. Alluri et.al., 2007
Timbal Industri cat, pestisida, pembakaran batu bara, pertambangan H.K. Alluri et.al., 2007
Merkuri Industri pestisida, baterai, kertas H.K. Alluri et.al., 2007
Kadmium Pengelasan, electroplating, industri baterai, instalasi fisi nuklir H.K. Alluri et.al., 2007
Kromium Industri otomotif, pelapisan logam, pewarna tekstil Metcalf & Eddy, 2004
Zink Industri pelapisan logam, pembuatan kuningan, penyulingan H.K. Alluri et.al., 2007
Tembaga Industri pelapisan logam, pembuatan kawat tembaga, industri cat, pengawetan kayu A. Basyal et.al., 2013
Perak Produksi perak nitrat dan perak bromide, industri elektronik, industri logam Metcalf & Eddy, 2004
Nikel Industri pembuatan kapal, otomotif, industri elektronik, industri kimia A. Basyal et.al., 2013

 

Logam berat yang terbawa ke perairan dapat mengalami bioakumulasi di dalam tubuh makhluk hidup. Melalui rantai makanan, logam berat dapat masuk ke dalam tubuh manusia. Karena sifat bioakumulasi tersebut, apabila manusia memakan makanan yang berasal dari perairan yang tercemar logam berat, maka konsentrasi tertinggi logam berat akan ada di tubuh manusia. Konsentrasi logam berat yang berlebihan di dalam tubuh sangat berbahaya karena dapat menimbulkan berbagai gangguan kesehatan. Ingat kasus keracunan merkuri di Minamata yang sangat menyedihkan dan berbagai kasus lainnya terkait logam berat!

Bioakumulasi Logam Berat (Sumber: mercuryinschools.uwex.edu)

Bioakumulasi Logam Berat (Sumber: mercuryinschools.uwex.edu)

 

 

Mekanisme Logam Berat Di Dalam Rantai Makanan

Mekanisme Logam Berat Di Dalam Rantai Makanan (Sumber: http://fanaticcook.blogspot.com)

Keberadaan logam berat di dalam air limbah menjadi perhatian karena pada konsentrasi yang tinggi logam berat bersifat toksik. Di dalam instalasi yang memanfaatkan proses pengolahan secara biologi, keberadaan logam berat dalam konsentrasi tinggi menjadi musuh bagi reaktor. Toksisitas logam berat dapat mengganggu metabolisme bakteri di dalam reaktor sehingga otomatis kinerja reaktor juga akan terganggu. Jika konsentrasi logam berat tidak diperhatikan, bukan hanya terancam tidak lolos baku mutu air limbah, biaya dan waktu yang diperlukan untuk pemulihan reaktor juga tidak sedikit.

Analisis konsentrasi logam berat di dalam air limbah dapat dilakukan dengan bermacam cara antara lain AAS, ICP, LIBS, dan ASV. Berikut ini adalah penjelasan untuk masing-masing metode yang dikutip dari Determination of Trace Metals in Waste Water and Their Removal Processes:

1. Atomic Absorption Spectrometry (AAS)

Di dalam pengujian AAS sendiri terdapat beberapa metode berdasarkan teknik atomisasi logam. Teknik-teknik tersebut yaitu pembakaran (flame, FAAS), graphite furnace (GFAAS), hidrida, atau uap dingin (cold vapour). Pengukuran dengan teknik FAAS dan GFAAS dapat digunakan untuk hampir semua jenis logam berat. Bedanya adalah pada FAAS batas pengukuran adalah rentang ppm sementara GFAAS dapat menganalisis rentang yang lebih kecil hingga ppb. Teknik hidrida digunakan untuk menganalisis logam-logam seperti arsenic, antimony, selenium, timah, bismuth, dan timbal pada fasa uapnya. Teknik cold vapour digunakan untuk analisis logam merkuri dengan rentang pengukuran pada besaran ppb.

2. Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry (ICP-OES)

ICP merupakan metode pengukuran logam berat yang menggunakan plasma untuk mengeksitasi atom-atom di dalam sampel. Pada ICP-OES, atom yang tereksitasi mengemisikan cahaya pada panjang gelombang tertentu dan kemudian intensitas cahaya yang sebanding dengan konsentrasi elemen tersebut diukur dengan detektor. Pengukuran dengan ICP memiliki keunggulan yaitu kemampuannya untuk analisis multi-elemen. Dengan demikian, berbagai komponen logam berat dari satu sampel dapat dianalisis sekaligus dalam waktu yang sangat singkat (dalam hitungan menit).

3. Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS)

Pada ICP-MS, atomisasi dilakukan menggunakan plasma kemudian ion dideteksi menggunakan mass spectrometer. Perbandingan antara metode AAS dan ICP dapat dilihat pada tabel.

Tabel 2. Perbandingan Metode AAS dan ICP

  FAAS GFAAS ICP-OES ICP-MS
Waktu analisis ++ + +++ +++
Harga instrumen +++ ++ ++ +
Analisis sampel berupa solids (padatan) +++
Biaya operasional + ++ ++ ++
Batas pengukuran + ++ ++ +++
Ketelitian +++ + ++ ++

– Tidak dapat dipenuhi, + Buruk, ++ Medium, +++ Baik

 

4. Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS)

Metode analisis dengan LIBS sebanrnya lebih sesuai untuk sampel yang berbentuk padatan. Pada metode ini digunakan denyut laser berenergi tinggi sebagai sumber eksitasi.

5. Anodic Stripping Voltammetry (ASV)

Metode ASV terdiri dari dua tahapan yang dimulai dengan proses penjenuhan konsentrasi logam melalui electroplating ke suatu elektroda di dalam larutan. Tahapan selanjutnya adalah pelepasan ion-ion logam dari elektroda yang mana proses ini akan menghasilkan arus yang dapat diukur. Adanya penjenuhan konsentrasi logam di tahap pertama memungkinkan pengukuran logam pada konsentrasi yang sangat rendah hingga kisaran ppb bahkan ppt (www2.chemistry.msu.edu).

Sumber:

* H.K. Alluri et.al., « Biosorption: An eco-friendly alternative for heavy metal removal”, African Journal of Biotechnology, vol. 6 (25) (pp. 2924-2931), 28 December 2007.

* Metcalf and Eddy, 2004, Wastewater Engineering 4th edition, McGraw Hill International Editions, New York.

* Asli Baysal, Nil Ozbek and Suleyman Akman (2013). Determination of Trace Metals in Waste Water and Their Removal Processes, Waste Water – Treatment Technologies and Recent Analytical Developments, Prof. Fernando Sebastián García Einschlag (Ed.), ISBN: 978-953-51-0882-5, InTech, DOI: 10.5772/52025.

* https://www2.chemistry.msu.edu/courses/cem837/Anodic%20Stripping%20Voltammetry.pdf (diakses 5 September 2014)

Say Hello to The Green Green Grass In Wastewater Treatment

Mungkin sebagian pembaca akan ingat dengan lagu dari era 1960-an kalau melihat judul di atas (baca: Green Green Grass of Home). Sebaliknya, saya teringat manfaat rumput-rumputan dan kaitannya dengan air limbah ketika mendengar lagu tersebut beberapa waktu lalu. Apa saja hubungan rumput dengan pengolahan air limbah? Yuk kita simak di artikel ini.

 

Kamar Mandi Berumput untuk Mendaur Ulang Air Bekas Mandi

Sumber: www.treehugger.com

Sebuah desain kamar mandi yang sangat menarik oleh Jun Yasumoto , Alban Le Henry, Olivier Pigasse dan Vincent Vandenbrouck. Konsep yang digunakan adalah memanfaatkan tanaman, yang salah satunya dari kelompok rumput-rumputan, untuk menyaring air kotor di kamar mandi. Air kotor yang dimaksud bersumber dari air bekas mandi dan wastafel.

 

Pemanfaatan Vetiver Dalam Mengolah Air Limbah

Pada artikel mengenai wetland (Wastewater Treatment Plant On My Backyard?Yuk, Berwisata di “Taman” Pengolahan Limbah!, Reaktor Pertumbuhan Lekat – Aerob, dan Stormwater…Apa Sih?) telah disebutkan bahwa tanaman-tanaman tertentu memiliki kemampuan yang sangat baik untuk menyaring polutan dari dalam air limbah. Dari jenis rumput-rumputan terdapat vetiver. Vetiver atau akar wangi sudah dikenal cukup lama di Indonesia karena mengandung minyak atsiri yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku wewangian. Di samping itu, akar wangi juga digunakan sebagai bahan baku produk-produk kerajinan tangan. Ternyata, vetiver juga memiliki manfaat besar di dalam pengolahan air limbah. Tanaman ini disukai karena memiliki kemampuan penyerapan air yang sangat tinggi, tahan terhadap bahan-bahan kimia pertanian, serta mampu menyerap logam berat dan nutrien terlarut dari dalam air limbah (Ash & Truong, 2003).

Salah satu aplikasinya adalah dalam mengolah efluen dari kolam pengolahan air limbah domestik di salah satu daerah di tenggara Queensland, Australia. Pengolahan dengan vetiver ini terdiri dari dua tahap. Tahap pertama yaitu tahapan pendahuluan dengan cara memasang ponton yang berisi vetiver serta penanaman vetiver di sekeliling kolam. Tahapan berikutnya adalah pengolahan sistem wetland berkontur yang ditanami dengan vetiver. Penanaman vetiver secara hidroponik pada kolam (dengan sistem ponton) bertujuan untuk mengurangi konsentrasi nutrien di dalam kolam pengolahan agar terhindar dari algal blooming. Kombinasi dua tahapan pengolahan dengan vetiver ini mampu menyisihkan ammonia hingga lebih dari 90%, total nitrogen hingga 66.5%, dan total fosforus hingga 86% (Ash & Truong, 2003).

Ponton Vetiver

 

Rumput Benggala (panicum maximum)

Selain vetiver, tanaman dari kelompok rumput-rumputan yang dapat dimanfaatkan untuk pengolahan air limbah adalah rumput benggala. Tanaman yang banyak digunakan sebagai pakan ternak ini bersifat tahan terhadap musim kering dan mampu hidup di daerah dengan sinar matahari yang tidak terlalu tinggi. Penelitian yang dilakukan oleh Cavan dan Dhulap (2012) memanfaatkan rumput benggala untuk mengolah limbah domestik.

 

Padang Golf Sebagai Tempat Untuk Daur Ulang Air Limbah

Salah satu fasilitas yang dimiliki oleh banyak kawasan industri di Indonesia adalah padang golf. Untuk kenyamanan dan keindahan, tanaman di padang golf (dengan porsi terbesar berupa rumput tentunya) harus dirawat sedemikian rupa. Salah satunya adalah dengan penyiraman. Untuk menjamin ketersediaan air yang diperlukan untuk menyiram rerumputan, dapat digunakan efluen hasil pengolahan limbah yang berasal dari indutri-industri di kawasan tersebut. Jika padang golf terletak di daerah perumahan yang memiliki IPAL terpusat maka efluen pengolahan limbah domestik dapat dimanfaatkan.

Sumber:

* Ash, R., & Truong, P. (2003, October). The use of Vetiver grass wetlands for sewerage treatment in Australia. In Proceedings of 3rd International Conference on Vetiver, Guangzhou, China (pp. 132-141).

* Chavan, B. L., & Dhulap, V. P. (2012). Sewage treatment with constructed wetland using panicum maximum forage grass. Journal of Environmental Science and Water Resources, Wudpecker Research Journals. Accepted for Publication.

Pengolahan Air Limbah dari Wet Scrubber untuk Proses Flue Gas Desulfurization

Sulfur dioksida (SO2) merupakan salah satu emisi penting di instalasi pembangkit listrik (power plant) tenaga batubara. Salah satu cara yang digunakan untuk menurunkan konsentrasi SO2 dari gas buang (flue gas) atau dikenal dengan flue gas desulfurization (FGD) adalah menggunakan wet scrubber. Metode pengolahan gas buang yang satu ini terutama diaplikasikan pada emisi dengan kandungan sulfur yang tinggi. Di satu sisi, wet scrubber dapat mengatasi polusi udara dengan cara menurunkan kandungan SO2 dari dalam gas buang. Akan tetapi, di sisi lain metode penyisihan polutan udara ini menghasilkan limbah cair yang harus diolah.

Limbah cair yang dihasilkan dari proses FGD dengan wet scrubber bersifat asam dan memiliki kandungan CaSO4 yang sangat tinggi. Di samping itu juga mengandung TDS, TSS, logam berat, klorida, dan zat organik terlarut yang tinggi. Pengolahan limbah cair dari wet scrubber sebaiknya dilakukan di sistem tersendiri, tidak digabung dengan instalasi pengolahan limbah eksisting di power plant. Alasan pemisahan sistem pengolahan antara lain karena:

  • Kapasitas yang dimiliki oleh IPAL eksisting kemungkinan tidak memadai
  • Material konstruksi yang dimiliki umumnya tidak sesuai untuk limbah dengan karakteristik klorida yang tinggi
  • Desain proses pada IPAL eksisting kemungkinan tidak sesuai untuk memenuhi kebutuhan pengolahan air limbah dari wet scrubber

Pengolahan air limbah yang diperlukan tergantung pada karakteristik limbah yang dihasilkan dan akan berbeda dari satu power plant dengan yang lainnya. Skema berikut ini merupakan tahapan umum pengolahan limbah cair dari wet scrubber untuk proses FGD.

Sumber: www.water.siemens.com

Kombinasi antara pengolahan fisik-kimia yang terdiri dari proses presipitasi, koagulasi, pengendapan, dan filtrasi merupakan yang paling umum dipakai. Rangkaian proses dimulai dari peningkatan pH menjadi 8.5-9.2 untuk memungkinkan terjadinya pengendapan logam-logam utama seperti aluminium, besi, dan mangan. Zat kimia yang biasa ditambahkan untuk menaikkan pH adalah kalsium hidroksida (Ca(OH)2) atau natrium hidroksida (NaOH). Untuk mengendapkan logam-logam sulfida, dilakukan penambahan organosulfida. Penambahan koagulan bertujuan untuk meningkatkan performa pengendapan. Tahapan selanjutnya setelah pengendapan adalah netralisasi menggunakan asam klorida (HCl). Setelah itu, jika diperlukan, dapat dilakukan proses filtrasi untuk menghasilkan air olahan dengan kandungan suspended solids yang rendah. Air hasil backwash pada proses filtrasi diresirkulasi ke hulu sistem.

Sumber: www.water.siemens.com (Treating FGD Wastewater: Phase 2 Clean Air Act Amendments Make It Hot Topic, by Brian Heimbigner), diakses 26 Maret 2014

Pemanfaatan Air Limbah di Dalam Proses Produksi Bioetanol

Di berbagai belahan dunia, penggantian bahan bakar dari yang berbasis minyak bumi (petroleum based) ke sumber yang dapat diperbaharui semakin gencar dilakukan. Salah satunya adalah menggunakan bioethanol yang berbahan dasar tumbuh-tumbuhan. Pada awalnya, produksi bioethanol dilakukan menggunakan tumbuh-tumbuhan yang juga merupakan bahan pangan seperti jagung atau tebu. Akan tetapi, dengan adanya isu-isu keterbatasan bahan pangan maka material dasar untuk pembuatan bioethanol dialihkan ke limbah-limbah agrikultur (misal batang tanaman, dedaunan). Dengan demikian, selain mengurangi konsumsi minyak bumi, produksi bioethanol dapat juga mengurangi limbah agrikultur.

Dalam perkembangannya, berbagai upaya dan penelitian dilakukan agar proses produksi bahan bakar berkelanjutan ini dapat seminimal mungkin memanfaatkan sumber daya alam termasuk air. Air merupakan komponen penting yang diperlukan dalam produksi bioethanol. Untuk satu unit etanol berbahan jagung yang diproduksi, diperlukan air sebanyak empat hingga tujuh unit. Bahkan, untuk produksi bioethanol dari limbah agrikultur diperlukan enam hingga sepuluh unit air per unit etanol. Kebutuhan air untuk produksi bioethanol ternyata jauh lebih tinggi dibanding dengan proses pemurnian minyak bumi yang hanya memerlukan 1,5 unit air per unit minyak bumi yang dimurnikan.

Untuk menghindari penggunaan sumber air dalam produksi bioethanol salah satu cara yang dapat ditempuh yaitu memanfaatkan air limbah terolah. Seperti pada salah satu penelitian di University of Illinois Urbana-Champagne yang membuktikan bahwa dengan kondisi yang sesuai air limbah dapat dimanfaatkan kembali untuk digunakan di dalam proses produksi bioethanol berbahan limbah agrikultur. Produksi etanol memanfaatkan aktivitas yeast sehingga kondisi air yang akan digunakan penting untuk diperhatikan agar dapat mendukung pertumbuhan yeast. Beberapa faktor yang harus diperhatikan antara lain temperatur, pH, dan nutrient. Mikroelemen penting yang diperlukan antara lain zink, tembaga, kobalt, kalsium, kalium, natrium, mangan, fosfor, dan kromium.

Tim peneliti tersebut mengklaim bahwa hasil temuan mereka ini selain dapat mengurangi emisi gas rumah kaca juga menghindari kompetisi bahan pangan dan kebutuhan lahan (Waterworld.com). Menarik, bukan?

 

Sumber:

Divya Ramchandran, Vijay Singh, Kishore Rajagopalan, Timothy Strathmann, Use of Treated Effluent Water in Cellulosic Ethanol Production, Illinois Sustainable Technology Center Report TR049, March 2013.

www.waterworld.com (diakses 18 Maret 2013)

 

Anaerobic Filter Reactor

Setelah sebelumnya kita mengenal reaktor pertumbuhan lekat yang bersifat aerobik, kali ini saya akan berbagi mengenai reaktor pertumbuhan lekat anaerobik.  Prinsip kerja reaktor filter anaerob ini sama saja dengan AGR aerob, yang membedakan adalah kondisi operasionalnya yang bersifat anaerob. Struktur reaktor ini terdiri dari tangki anaerob yang memiliki lapisan media terendam sebagai tempat melekatnya mikroorganisme. Material lekat dapat berupa kerikil, arang, atau plastik dengan bentuk (desain) tertentu yang menyediakan luas area yang besar untuk tempat tumbuh bakteri. Semakin luas area tumbuh/lekat maka semakin cepat proses pengolahan berlangsung.

Umumnya, sama seperti pada aerobic AGR, filter anaerob tersusun dari lapisan batuan/media lekat berukuran besar di bagian paling bawah diikuti dengan media yang berukuran kecil di bagian yang lebih atas. Akan tetapi, biasanya pada reaktor dengan media lekat berupa plastik ukuran media akan seragam seluruhnya.

Di lapangan terdapat beragam jenis reaktor filter anaerob. Variasi ini tergantung dari:

  • Arah aliran air limbah (upflow atau downflow)
  • Distribusi air limbah di dalam sistem
  • Support material (media lekat bakteri)
  • Sistem ekspansi media (fixed atau fluidized/moving bed)
  • Konfigurasi outlet reaktor

Sebelum masuk ke dalam reaktor jenis ini, air limbah harus mengalami tahap pengolahan pendahuluan berupa penyisihan padatan terlarut (suspended solids, SS) agar nantinya tinggal padatan terlarut (dissolved solids) saja yang diolah di dalam reaktor filter anaerob. Hal ini bertujuan untuk memperlambat terjadinya penyumbatan (clogging) di antara media penyaring. Sebelum dioperasikan, diperlukan adanya proses start up. Proses ini merupakan proses dimana dilakukan seeding (input bakteri ke dalam reaktor) agar diperoleh jumlah mikroorganisme yang stabil dan memadai serta dapat melekat pada media penyangga.

Beberapa faktor yang mempengaruhi desain dan performa reaktor filter anaerob antara lain (Kara, 2007):

  • Faktor fisik (desain reaktor, jenis feeding, jenis material lekat, dan penempatan reaktor)
  • Faktor performa (karakteristik limbah, temperatur, pH, luas area spesifik, organic loading rate, dan biomassa)
  • Faktor hidrolis (waktu retensi hidrolis, mixing, resirkulasi efluen)

Tidak hanya untuk aplikasi industri atau sistem pengolahan limbah terpusat, reaktor filter anaerob juga banyak diaplikasikan di skala kecil (rumahan/onsite system) atau sistem pengolahan terdesentralisasi. Reaktor filter anaerob dapat dibangun di atas maupun di bawah permukaan tanah. Hal ini tergantung dari ketersediaan lahan serta gradien hidrolis (Conradin et al., 2010).

Kelebihan dan kekurangan reaktor jenis filter anaerob dapat dilihat pada tabel berikut (Kara, 2007; Conradin et al., 2010; Parr, 2006):

Kelebihan

  • Tahan terhadap shock loading (organic maupun hydraulic)
  • Produksi lumpur rendah
  • Kebutuhan energi listrik relatif rendah (karena tidak memerlukan pengadukan)
  • Tidak menimbulkan masalah bau maupun lalat
  • Sesuai untuk aplikasi onsite dengan menggunakan material yang tersedia (batuan, kerikil, arang)
  • Dapat dibangun dengan struktur tower, sesuai untuk lokasi dengan luas lahan terbatas
  • Menyisihkan padatan terlarut secara efektif

Kekurangan

  • Mahalnya harga packing material yang terbuat dari plastik karena media lekat alami (batuan) lebih mudah mengalami penyumbatan
  • Diperlukan biaya yang besar untuk mengatasi sumbatan pada media penyangga
  • Hanya sesuai untuk limbah dengan konsentrasi solid yang rendah
  • Penyisihan patogen dan nutrien rendah
  • Memerlukan feeding air limbah yang konstan
  • Membutuhkan start up yang relatif lama

 

Sumber:

* Conradin, K., Kropac, M., Spuhler, D. (Eds.) (2010): The SSWM Toolbox. Basel: seecon international gmbh [link: www.sswm.info, diakses 17 September 2012]

* www.lboro.ac.uk (diakses 5 Oktober 2012)

* www.akvo.org (diakses 5 Oktober 2012)

* www.fbe.deu.edu.tr (diakses 5 Oktober 2012)

Inhibitor pada Proses Anaerob

1. Ammonia

Senyawa yang satu ini terbentuk dari degradasi senyawa-senyawa lain yang mengandung nitrogen, terutama protein dan urea. Diantara dua bentukan ammonia, ammonium (NH4+) dan ammonia bebas (NH3), yang menjadi inhibitor utama adalah NH3 karena senyawa ini bersifat permeabel. Berdifusinya ammonia ke dalam sel mikroorganisme dapat menyebabkan ketidakseimbangan proton serta defisiensi kalium.  Berbagai faktor yang mempengaruhi kemampuan inhibisi ammonia di dalam proses anaerob antara lain:

Konsentrasi. Pada konsentrasi di bawah 200 mg/L ammonia bermanfaat sebagai penyedia nutrien bagi mikroorganisme. Namun, apabila konsentrasinya sudah mencapai antara 1.7 – 14 g/L, total ammonia nitrogen (TAN) mengakibatkan penurunan produksi metan hingga 50%

pH. Peningkatan pH dapat menyebabkan kesetimbangan ammonia bergerak ke arah NH3 yang merupakan senyawa yang bersifat toksik.

Aklimatisasi. Aklimatisasi atau penyesuaian secara bertahap dimaksudkan untuk meningkatkan kekebalan/ketahanan mikroorganisme metanogen terhadap toksisitas ammonia.

2. Sulfida

Sulfida merupakan senyawa yang bersifat toksik (racun). Pada reaktor anaerob, sulfide terbentuk akibat adanya proses reduksi sulfat oleh bakteri pereduksi sulfat (sulfate reducing bacteria, SRB). Selain akibat toksisitas yang dihasilkan sulfida akibat reduksi sulfat, keberadaan sulfat juga dapat menimbulkan kompetisi antara SRB dengan bakteri metanogen dalam penggunaan zat-zat organik. Kompetisi semacam ini dapat berakibat pada penurunan produksi metan.

3. Kation logam

Kation-kation logam seperti Na+, K+, Mg2+, Ca2+, dan Al3+ yang berada di dalam reaktor anaerob dapat berasal dari influen maupun akibat adanya penambahan mineral-mineral tertentu. Pada konsentrasi tertentu logam-logam tersebut diperlukan dan dapat menstimulasi pertumbuhan mikroorganisme. Akan tetapi, apabila konsentrasinya berlebihan maka akan menjadi penghambat pertumbuhan maupun bersifat toksik.

Konsentrasi ion Al yang terlalu tinggi dapat menimbulkan kompetisi degnan ion besi dan mangan. Gangguan pertumbuhan mikroorganisme juga dapat terjadi akibat melekatnya ion Al pada dinding atau membran sel.

Tingginya kadar kalsium dalam air limbah dapat menyebabkan scalling (pengerakan) pada dinding reaktor maupun pada biomassa di dalamnya. Selain itu, konsentrasi kalsium yang terlalu tinggi dapat mengurangi kapasitas buffer air limbah.

Konsentrasi magnesium yang tinggi dapat menstimulasi pertumbuhan sel-sel tunggal yang sangat mudah mengalami lisis. Hal ini dapat menurunkan aktivitas aceticlastic (aceticlasic: bakteri metanogenik yang melakukan metabolism asetat).

Apabila kadar kalium di dalam air limbah terlalu tinggi, maka akan terjadi suatu influx pasif dari kalium yang berada di luar sel menyebabkan penetralan potensial membran.

Pada konsentrasi yang tinggi, sodium (natrium) dapat mengganggu aktivitas mikroorganisme serta metabolisme mereka.

4. Logam berat

Logam-logam berat memiliki sifat non-biodegradable sehingga dapat mengalami akumulasi di dalam sel makhluk hidup termasuk bakteri. Peningkatan konsentrasi logam berat di dalam sel bakteri dapat mengarah pada konsentrasi yang menyebabkan toksisitas.

5. Zat organik

Zat-zat organik yang sulit larut dalam air dapat melekat pada permukaan sludge menyebabkan akumulasi di dalam reaktor anaerob dan kerusakan pada sel bakteri. Senyawa-senyawa organik yang dapat bersifat toksik terhadap proses anaerob antara lain alkil benzen, benzen terhalogenasi, nitrobenzen, fenol, alkil fenol, fenol terhalogenasi, nitrofenol, alkana, senyawa alifatik terhalogenasi, alcohol, alcohol terhalogenasi, aldehid, ether, keton, akrilat, asam karboksilat, amin, nitril, amida, serta piridin berikut turunannya.

 

Sumber: Chen, Y., Cheng, J. J., & Creamer, K. S. (2008). Inhibition of anaerobic digestion process: a review. [Review]. Bioresource technology, 99(10), 4044-4064.