Penyisihan Nitrogen dan Fosfor dalam Tertier TreatmentPengolahan
Limbah Cair Industri Pengolahan limbah bertujuan untuk menetralkan
air dari bahan bahan tersuspensi dan terapung, menguraikan bahan
organic biodegradable, meminimalkan bakteri patogen, serta
memerhatikan estetika dan lingkungan. Pengolahan air limbah dapat
dilakukan dengan dua cara yaitu secara alami dan secara
buatan.Secara AlamiPengolahan air limbah secara alamiah dapat
dilakukan dengan pembuatan kolam stabilisasi. Dalam kolam
stabilisasi air limbah diolah secara alamiah untuk menetralisasi
zat-zat pencemar sebelum air limbah dialirkan ke sungai. Kolam
stabilisasi yang umum digunakan adalah kolam anaerobik, kolam
fakultatif (pengolahan air limbah yang tercemar bahan organik
pekat), dan kolam maturasi (pemusnahan mikroorganisme patogen).
Karena biaya yang dibutuhkan murah, cara ini direkomendasikan untuk
daerah tropis dan sedang berkembang.Secara buatan.Pengolahan air
limbah dengan buantan alat dilakukan pada Instalasi Pengolahan Air
Limbah (IPAL). Pengolahan ini dilakukan melalui tiga tahapan, yaitu
primary treatment (pengolahan pertama), secondary treatment
(pengolahan kedua), dan tertiary treatment (pengolahan
lanjutan).
Primary treatment merupakan pengolahan pertama yang bertujuan
untuk memisahkan zat padat dan zat cair dengan menggunakan filter
(saringan) dan bak sedimentasi. Beberapa alat yang digunakan adalah
saringan pasir lambat, saringan pasir cepat, saringan multimedia,
percoal filter, mikrostaining, dan vacum filter.
Secondary treatment merupakan pengolahan kedua, bertujuan untuk
mengkoagulasikan, menghilangkan koloid, dan menstabilisasikan zat
organik dalam limbah. Pengolahan limbah rumah tangga bertujuan
untuk mengurangi kandungan bahan organik, nutrisi nitrogen, dan
fosfor. Penguraian bahan organik ini dilakukan oleh makhluk hidup
secara aerobik (menggunakan oksigen) dan anaerobik (tanpa oksigen).
Secara aerobik, penguraian bahan organik dilakukan mikroorganisme
dengan bantuan oksigen sebagai electon acceptor dalam air limbah.
Selain itu aktivitas aerobik ini dilakukan dengan bantuan lumpur
aktif (activated sludge) yang banyak mengandung bakteri pengurai.
Hasil akhir aktivitas aerobik sempurna adalah CO2, uap air, dan
excess sludge. Secara anaerobik, penguraian bahan organik dilakukan
tanpa menggunakan oksigen. Hasil akhir aktivitas anaerobik adalah
biogas, uap air, dan excess sludge.
Tertiary treatment merupakan lanjutan dari pengolahan kedua,
yaitu penghilangan nutrisi atau unsur hara, khususnya nitrat dan
posfat, serta penambahan klor untuk memusnahkan mikroorganisme
patogen. Dalam pengolahan air limbah dapat dilakukan secara alami
atau secara buatan, perlu dilakukan berbagai cara pengendalian
antara lain menggunakan teknologi Pengolahan Limbah Cair Industri,
pengolahan limbah cair, teknologi peroses produksi, daur ulang,
resure, recovery dan juga penghematan bahan baku dan energy.
Jadi disini kami akan membahas tentang Penyisihan Nitrogen dan
Fosfor dalam Tertier TreatmentTertiary treatment merupakan lanjutan
dari pengolahan kedua, yaitu penghilangan nutrisi atau unsur hara,
khususnya nitrat dan posfat, serta penambahan klor untuk
memusnahkan mikroorganisme patogen. Dalam pengolahan air limbah
dapat dilakukan secara alami atau secara buatan, perlu dilakukan
berbagai cara pengendalian antara lain menggunakan teknologi
pengolahan limbah cair, teknologi peroses produksi, daur ulang,
resure, recovery dan juga penghematan bahan baku dan energy. Agar
dapat memenuhi baku mutu, industri harus menerapkan prinsip
pengendalin limbah secara cermat dan terpadu baik di dalam proses
produksi (in-pipe pollution prevention) dan setelah proses produksi
(end-pipe pollution prevention). Pengendalian dalam proses produksi
bertujuan untuk meminimalkan volume limbah yang ditimbulkan, juga
konsentrasi dan toksisitas kontaminannya. Sedangkan pengendalian
setelah proses produksi dimaksudkan untuk menurunkan kadar bahan
peencemar sehingga pada akhirnya air tersebut memenuhi baku mutu
yang sudah ditetapkan.NitrogenNitrogen dalam air limbah umumnya
terdapat dalam bentuk organik yang kemudian oleh bakteri akan
dirubah menjadi amonia. Kondisi aerobik akan mengubah amonia
menjadi nitrat dan nitrit.SulfatSulfat dapat diubah menjadi sulfit
dan hidrogen sulfida (H2S) oleh bakteri pada kondisi anaerob. H2S
bersifat racun dan berbau busuk. H2S dalam kondisi aerob
teroksidasi secara bakteriologis menjadi asam sulfat. Gas H2S yang
tercampur dengan gas air limbah (CH2 a CO2) mempunyai sifat
korosifPhospatTingginya kandungan phosphat akan merangsang
pertumbuhan tumbuhanair yang berakibat 02 yang terlarut dalam air
sungai berkurang. Senyawa ini umumnya berasal dari sisa
deterjen.
Pengolahan air limbah pada tahap secondary atau tertiary
treatment dapat dilakukan dengan beberapa metode, antara lain
dengan pengolahan air limbah secara konvensional, pengolahan
konvensional dengan constructed wetland, dan pengolahan air limbah
dengan memanfaatkan alga. Setelah dilakukan perbandingan dari
ketiga metode tersebut, pengolahan dengan memanfaatkan alga adalah
yang paling efektif. High Rate Algal Pond (HRAP) merupakan salah
satu teknologi pengolahan air limbah yang memanfaatkan mikroalga
(Kryder, 2007). Limbah perkotaan, limbah industri, maupun limbah
agricultural dapat diolah dengan menggunakan teknologi ini HRAP
adalah teknologi pengolahan air limbah yang merupakan modifikasi
dari waste stabilization pond. HRAP memiliki kedalaman yang lebih
dangkal dan membutuhkan energi yang lebih sedikit jika dibandingkan
dengan waste stabilization pond. HRAP memiliki kedalaman antara
0,2-1 m dengan dilengkapi pengaduk agar tercipta suatu aliran,
serta untuk mengoptimalisasi aktivitas alga, kecepatan aliran pada
HRAP yang diharapkan berkisar 0,15-0,3 m/detik. Mikroalga efisien
untuk menghilangkan nutrien, seperti nitrogen dan fosfat, serta
logam-logam toksik yang terkandung dalam air. Banyak penelitian
yang telah menguji keefektifan alga dalam menurunkan Nutrient HRAP
dapat menurunkan 80% konsentrasi NO3 pada piggery wastewater dengan
konsentrasi awal NO3 sebesar 788 mg/L. Di New Zealand menunjukkan
bahwa HRAP mampu menurunkan ammonia sebesar 87% dengan konsentrasi
influen sebesar 24,29,5 mg/L. Pada penelitian di Rabat, Morocco,
HRAP mampu menurunkan kandungan ammonia dan fosfat pada air limbah
sebesar 69% dan 52% dengan konsentrasi 2 awal 39 mg/L dan 12,56
mg/L, serta COD sebesar 695 mg/L. Penelitian lain juga menunjukkan
bahwa pada HRAP yang dijalankan secara kontinyu dengan HRT 4 hari
dapat menurunkan konsentrasi terhadap total nitrogen sebesar 89,4%
dari konsentrasi awal sebesar 26,5 mg/L pada air limbah buatan yang
didesain sama dengan air limbah perkotaan. Penelitian sebelumnya
yang dilakukan oleh Ardhanareswari pada HRAP dengan sistem batch
dapat menurunkan konsentrasi nitrogen sebesar 81,65%, dari
konsentrasi awal 53,3mg/L dan fosfat sebesar 66,75% dari
konsentrasi awal 13,3 mg/L. Karena HRAP efektif untuk pengolahan
air limbah, maka perlu dilakukan pengujian terhadap
parameter-parameter yang mempengaruhi kinerja HRAP secara optimal.
Salah satu yang mempengaruhi kinerja HRAP adalah konsentrasi
biomassa alga yang dapat dinyatakan dengan konsentrasi klorofil a.
Hal ini dibuktikan apabila terjadi kenaikan konsentrasi klorofil a
maka akan terjadi penurunan konsentrasi nutrien, seperti
N-Ammonium, N-Nitrat, dan Fosfat. Hal ini menunjukkan bahwa alga
melakukan uptake terhadap nutrien tersebut. Sehingga semakin besar
konsentrasi klorofil a maka akan semakin baik pula pengolahan air
limbah dengan sistem HRAP, khususnya untuk penurunan nutrien.
Pertumbuhan alga dapat diketahui dengan melihat koefisien
biokinetiknya. Pertumbuhan yang baik atau optimum ditandai dengan
nilai biokinetik yang tinggi. Nilai koefisien biokinetik yang
tinggi ini akan memberi manfaat yang baik dalam pengolahan air
limbah secara biologis. Nilai koefisien biokinetik dapat berupa ,
maks, Y, Ks, k, dan kd. Variasi yang digunakan pada penelitian ini
adalah konsentrasi nutrien yang ditambahkan, pH, dan salinitas.
Variasi konsentrasi nutrien dilakukan untuk mengetahui tingkat
konsentrasi nutrien yang dapat mempengaruhi pertumbuhan alga secara
optimum. Hal ini mengacu pada peristiwa eutrofikasi yang terjadi di
badan air. Eutrofikasi merupakan kondisi dimana terjadi pertumbuhan
alga secara besar-besaran. Peristiwa ini selalu mengutamakan
konsentrasi nutrien (N dan P) 3 yang tinggi sebagai penyebab utama.
Maka dari itu, dalam penelitian ini akan dilakukan pengkayaan
nutrien dalam reaktor sehingga dapat diketahui pada konsentrasi
berapa, nutrien dapat memberikan laju pertumbuhan alga secara
maksimum. pH merupakan salah satu faktor lingkungan penting yang
mempengaruhi pertumbuhan populasi alga. Nilai pH yang optimum untuk
pertumbuhan alga tergantung jenis spesiesnya. Pada spesies
Dunaliella bardawil dapat tumbuh pada rentang pH 4-9 dan memiliki
konsentrasi pigmen terbesar pada pH 4; 6; dan 7,5. Sedangkan
Chlorella ellipsoidea dapat tumbuh pada rentang pH 4-10. Spesies
alga biru-hijau merupakan spesies alga yang paling dominan di badan
air. Spesies ini menyukai kondisi basa, yaitu pada rentang pH
antara 7,7-9,4. Namun secara umum pH yang optimum untuk pertumbuhan
alga adalah 8. Selain pH, salinitas juga merupakan faktor penting
dalam pertumbuhan alga. Namun hal ini juga tergantung pada jenis
alga tersebut. Ketahanan alga laut terhadap salinitas berbeda
dengan alga air tawar. Pada salinitas tinggi dengan kandungan
nutrien yang tinggi pula, pertumbuhan sel alga Botryococcus sp
menurun. Penelitian lain yang dilakukan untuk mengetahui efek
salinitas terhadap freshwater alga yang ada di wilayah tropis
menunjukkan bahwa pengaruh salinitas tergantung pada spesies alga
tersebut. Pada spesies Calothrix scopulorum pertumbuhan optimum
terjadi pada salinitas 1 dan 3,5, sedangkan Nostoc entophyte pada
salinitas 1-3,55. Penelitian Ruangsomboon yang mevariasikan
konsentrasi nitrogen, fosfat, dan salinitas menunjukkan bahwa pada
konsentrasi nitrogen 86 mg/L, fosfat 444 mg/L, dan salinitas 5 psu
(practical salinity unit) memiliki konsentrasi biomassa alga lebih
besar jika dibandingkan pada salinitas 0 ppt. Pada penelitian ini
menyerupai penelitian tersebut, namun selain mengetahui bagaimana
laju pertumbuhan alga dengan melihat konsentrasi biomassa alga,
pada akhir penelitian ini juga akan diketahui koefisien biokinetik
pertumbuhan alga tersebut, yaitu Y, , maks dan Ks. 4 Pada
penelitian ini, konsentrasi senyawa organik sebagai yang digunakan
adalah 108,64 mg/L. Nilai COD diperoleh dari tahap analisis awal.
Setelah nilai COD diketahui, kemudian dilakukan perhitungan
terhadap konsentrasi nutrien yang ditambahakan. Konsentrasi
nitrogen dan fosfat yang digunakan, yaitu 8,3; 24,67; 41,01 mg/L
dan 0,35; 0,98; 1,6 mg/L. Sedangkan variasi pH yang digunakan
adalah 4,5; 6; dan 9. Variasi ini berdasarkan studi literatur.
Variasi salinitas berdasarkan hasil pengukuran di Boezem
Morokrembangan, Boezem Kalidami, dan saluran drainase di Jalan
Arief Rahman Hakim saat musim hujan, yaitu 0,8 dan 1,5 ppt.
Parameter yang diuji pada penelitian ini adalah konsentrasi
klorofil a, MLVSS, TKN, N-Ammonium, N-Nitrat, N-Nitrit, Fosfat, DO,
suhu, pH, dan salinitas. 1.2 Rumusan Masalah Rumusan masalah yang
akan dibahas pada penelitian ini adalah: 1.Bagaimana pengaruh
pengkayaan nutrien, pH, dan salinitas terhadap laju pertumbuhan
alga? 2.Bagaimana laju pertumbuhan alga tersebut dengan melihat
koefisien biokinetiknya, yaitu , maks, Y, dan Ks ? Tujuan:
1.Mengkaji pengaruh pengkayaan nutrien, pH, dan salinitas terhadap
laju pertumbuhan alga. 2.Mengkaji laju pertumbuhan alga tersebut
dengan menentukan koefisien biokinetiknya, yaitu , maks, Y, dan Ks.
1.4 Ruang Lingkup Ruang lingkup penelitian ini adalah: Kultur alga
yang digunakan berasal dari saluran drainase di Jalan Arief Rahman
Hakim. 3.Media tumbuh yang digunakan adalah media tumbuh mikroalga
Bolds Basal Medium dengan karakteristik sesuai dengan variasi yang
digunakan. 4.Metode yang digunakan adalah batch5.Penelitian
dilakukan dalam skala laboratorium di Jurusan Teknik Lingkungan ITS
dengan menggunakan pencahayaan alami. 6.Variabel yang digunakan
adalah konsentrasi nutrien yang ditambahkan, pH, dan salinitas.
Terdapat 3 variasi konsentrasi nitrogen dan fosfat yang digunakan,
yaitu 8,3; 24,67; 41,01 mg/L dan 0,35; 0,98; 1,6 mg/L, dengan nilai
COD tetap, yaitu 108,64 mg/L yang diperoleh pada tahap analisis
awal. Variasi pH yang digunakan adalah 4,5; 6; dan 9. Variasi
salinitas yang digunakan berdasarkan hasil pengukuran di Boezem
Morokrembangan, Boezem Kalidami, dan saluran di Jalan Arief Rahman
Hakim saat musim hujan, yaitu 0,8 dan 1,5 ppt. 6.Parameter yang
diuji adalah konsentrasi klorofil a, MLVSS, TKN, N-Ammonium,
N-Nitrat, N-Nitrit, Fosfat, suhu, DO, pH, dan salinitas. 7.Terdapat
21 reaktor yang dilakukan yang dibagi menjadi tiga waktu
penelitian, dengan durasi tiap waktu penelitian selama 14 hari atau
2 minggu. 8.Sampling dilakukan sekali dalam sehari, yaitu pada
pukul 07.00. 1.5Manfaat Manfaat penelitian ini adalah dapat
memperoleh informasi tentang koefisien biokinetik pertumbuhan alga
yang dapat digunakan untuk perkembangan sistem High Rate Algal Pond
(HRAP)
Pengolahan Tersier (Tertiary treatment)Pengolahan tersier
dilakukan jika setelah pengolahan primer dan sekunder masih
terdapat zat tertentu dalam limbah cair yang dapat berbahaya bagi
lingkungan atau masyarakat. Pengolahan tersier bersifat khusus,
artinya pengolahan ini disesuaikan dengan kandungan zat yang
tersisa dalam limbah cair/air limbah. Umumnya zat yang tidak dapat
dihilangkan sepenuhnya melalui proses pengolahan primer maupun
sekunder adalah zat-zat anorganik terlarut, seperti nitrat, fosfat
dan garam-garaman.Pengolahan tersier sering disebut juga pengolahan
lanjutan (advanced treatment). Pengolahan ini meliputi berbagai
rangkaian proses kimia dan fisika. Contoh metode pengolahan tersier
yang dapat digunakan adalah metode saringan pasir (sand filter).
Metode pengolahan tersier jarang diaplikasikan pada fasilitas
pengolahan limbah. Hal ini disebabkan biaya yang diperlukan untuk
melakukan proses pengolahan tersier cendrung tinggi sehingga tidak
ekonomis.
Nitrogen Unsur nitrogen merupakan bagian yang penting untuk
keperluan pertumbuhan protista dan tanaman. Nitrogen ini dikenal
sebagai unsur hara atau makanan dan perangsang pertumbuhan.
Nitrogen dalam limbah cair terutama merupakan gabungan dari
bahan-bahan berprotein dan urea. Oleh bakteri, nitrogen ini
diuraikan secara cepat dan diubah menjadi ammonia, sehingga umur
dari air buangan secara relatif dapat ditunjukkan dari jumlah
ammonia yang ada. Phospor Unsur phospor (P) dalam air seperti juga
elemen nitrogen, merupakan unsur penting untuk pertumbuhan protista
dan tanaman, yang dikenal pula sebagai nutrient dan perangsang
pertumbuhan. Phospor merupakan komponen yang menyuburkan algae dan
organisme biologi lainnya, sehingga dapat dijadikan tolak ukur
kualitas perairan.
Pengolahan tersier (tertiary treatment)Tujuan pengolahan tersier
adalah untuk menghasilkan kualitas keluaran sesuai dengan standar
yang ditentukan sebelum dilepas ke lingkungan (laut, sungai, danau,
tanah dsb.) Pengolahan ini termasuk pemberian disinfektan,
penggunaan karbon aktif, penyaringan pasir, pengubahan ion (ion
exchange), ultrafiltrasi, dan pen-gendapan secara kimiawi (chemical
precipitation) untuk memperoleh pembersihan polutan pada tingkat
yang lebih baik. Bila disinfeksi dilakukan, biasanya disebut
pengolahan akhir, atau disebut juga 15effluent polishing. Saringan
pasir akan memisahkan bahan tersuspensi yang tersisa, filtrasi
dengan karbon aktif akan menghilangkan bau dan racun. Dalam
kuantitas yang besar pengolahan tahap akhir ini dapat dilakukan
dengan lagooning, untuk mendapatkan kualitas air limbah yang lebih
baik dengan memanfaatkan aktivitas mikrob aerob pada sebuah kolam
besar. Pengolahan tersier termasuk penanganan lumpur yang
dihasilkan. Lumpur hasil pengolahan terakhir ini kadang-kadang
masih perlu diolah lagi secara aerob atau anaerob atau bahkan
dibakar (inceneration) sebelum dibuang ke sanitary landfill, atau
digunakan untuk reklamasi.
Tertiari Treatment .Pengolahan ini merupakan kelanjutan dari
pengolahan sekunder (Secondary Treatment). Pada system ini
pengolahan limbah dengan kosentrasi bahan pencemar tinggi atau
limbah dengan parameter yang bervariasi banyak dengan volume yang
relative banyak .Sistim operasinya dikenal dengan operasi biologi
yaitu metode pengolahan dengan menghilangkan senyawa pencemar
melalui aktivitas biological yang dilakukan pada peralatan unit
proses biologi . Metode ini dipakai terutama untuk menghilangkan
bahan organic biodegaradable dalam limbah cair. Senyawa-senyawa
organic tersebut dikonversikan menjadi gas dan air yang kemudian
dilepaskan di atmosfir. Zat-zat organic dengan rantai korban
panjang diubah menjadi rantai ikatan karbon sederhana dan air yang
berbentuk gas. Untuk menghilangkan senyawa nitrogen dalam air
dipakai proses aerasi dengan menggunakan metode biologi . Unit
proses dipakai pada proses biologi yaitu : kolam aerobic, aerasi,
lumpur aktif, kolan oksidasi, dan saringan biologi dan kolam
anaerobic (jenis bahan pencemar dan peralatan yang dipergunakan
untuk menghilangkan bahan pencemar
Pengolahan Limbah Cair Industri Tertiari Treatment Pengolahan
ini merupakan kelanjutan dari pengolahan sekunder (Secondary
Treatment). Pada system ini pengolahan limbah dengan kosentrasi
bahan pencemar tinggi atau limbah dengan parameter yang bervariasi
banyak dengan volume yang relative banyak .Sistim operasinya
dikenal dengan operasi biologi yaitu metode pengolahan dengan
menghilangkan senyawa pencemar melalui aktivitas biological yang
dilakukan pada peralatan unit proses biologi . Metode ini dipakai
terutama untuk menghilangkan bahan organic biodegaradable dalam
limbah cair. Senyawa-senyawa organic tersebut dikonversikan menjadi
gas dan air yang kemudian dilepaskan di atmosfir. Zat-zat organic
dengan rantai korban panjang diubah menjadi rantai ikatan karbon
sederhana dan air yang berbentuk gas.Untuk menghilangkan senyawa
nitrogen dalam air dipakai proses aerasi dengan menggunakan metode
biologi . Unit proses dipakai pada proses biologi yaitu : kolam
aerobic, aerasi, lumpur aktif, kolan oksidasi, dan saringan biologi
dan kolam anaerobic (jenis bahan pencemar dan peralatan yang
dipergunakan untuk menghilangkan bahan pencemar
