Proses Pembuatan Besi

Besi dan baja merupakan logam yang banyak digunakan dalam teknik; dan meliputi 95% dari seluruh produksi logam dunia. untuk penggunaan tertentu, besi dan baja merupakan satu-satunya logam yang memenuhi persyaratan teknis maupun ekonomis, namun di beberapa bidang lainnya logam ini mulai mendapat persaingan dari logam bukan besi dan bahan bukan logam. diperkirakan bahwa besi telah dikenal manusia disekitar tahun 1200 SM.

Proses pembuatan baja diperkenalkan oleh Sir Henry Bessemer dari Inggris sekitar tahun 1800, sedang William Kelly dari Amerika pada waktu yang hampir bersamaan berhasil membuat besi malleable. hal ini menyebabkan timbulnay persengketaan mengenai masalah paten. Dalam sidang-sidang pengasilan terbukti bahwa WIlliam Key lebih dahulu mendapatkan hak paten.

Proses Pembuatan Besi-Baja:

1. Proses Reduksi Tidak Langsung (Indirect Reduction)

Pada proses ini menggunakan tungku tanur tinggi (blast furnace) dengan porsi 80% diproduksi dunia. Besi kasar dihasilkan dalam tanur tinggi. Diameter tanur tinggi sekitar 8m dan tingginya mencapai 60 m. Bahan baku yang terdiri dari campuran bijih, kokas, dan batu kapur, dinaikkan ke puncak tanur dengan pemuat otomatis, kemudian dimasukkan ke dalam hopper. Hematit akan dimasukkan ke dalam blast furnace, disertai denganbeberapa bahan lainnya seperti kokas (coke), batu kapur(limestone), dan udara panas. Bahan baku yang terdiri dari campuran biji besi, kokas, dan batu kapur, dinaikkan ke puncakblast furnace. Bahan baku tersebut disusun secara berlapis-lapis.

Setelah bahan-bahan dimasukkan ke dalam blast furnace, lalu udara panas dialirkan dari dasar tungku dan menyebabkan kokas terbakar sehingga nantinya akan membentuk karbon monoksida (CO). Reaksi reduksi pun terjadi, yaitu sebagai berikut :

Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2

Dengan digunakannya udara panas, dapat dihemat penggunaan kokas sebesar 30% lebih. Udara dipanaskan dalam pemanas mula yang berbentuk menara silindris, sampai sekitar 500ºC. Kalor yang diperlukan berasal dari reaksi pembakaran gas karbon monoksida yang keluar dari tanur. Udara panas tersebut memasuki tanur melalui tuyer yang terletak tepat di atas pusat pengumpulan besi cair.

Maka didapatlah besi (Fe) yang kita inginkan. Namun besi tersebut masih mengandung karbon yang cukup banyak yaitu 3% – 4,5%, padahal besi yang paling banyak digunakan saat ini adalah yang berkadar karbon kurang dari 1% saja. Besi yang mengandung karbon dengan kadar >4% biasa disebut pig iron.

Batu kapur digunakan sebagai fluks yang mengikat kotoran-kotoran yang terdapat dalam bijih-bijih besi dan membentuk terak cair. Terak cair ini lebih ringan dari besi cair dan terapung diatasnya dan secara berkala akan disadap. Besi cair yang telah bebas dari kotoran-kotoran dialirkan kedalam cetakan setiap 5 – 6 jam.

gambar: blast furnaceTerak dapat dimanfaatkan sebagai bahan bangunan (campuran beton) atau sebagai bahan isolasi panas. Gas panas dibersihkan dan digunakan untuk pemanas mula udara, untuk membangkitkan energi atau sebagai media pembakar dapur-dapur lainnya.

Perlu diperhatikan bahwa bijih besi yang akan dimasukkan ke dalam blast furnaceharuslah digumpalkan terlebih dahulu. Hal tersebut berguna agar aliran udara panas bisa dengan mudah bergerak melewati celan-celah biji besi dan tentunya akan mempercepat proses reduksi. Komposisi besi kasar dapat dikendalikan melalui pengaturan kondisi operasi dan pemilihan susunan campuran bahan baku.

Gambar: Tanur Tinggi

2. Proses Reduksi Langsung (Direct Reduction)

Proses ini biasanya digunakan untuk merubah pellet menjadi besi spons (sponge iron). Juga disebut besi spons dihasilkan dari reduksi langsung dari bijih besi (dalam bentuk gumpalan, pelet atau denda) dengan mengurangi gas yang dihasilkan dari gas alam atau batubara. Gas

pereduksi adalah mayoritas campuran hidrogen (H2) dan karbon monoksida (CO) yang bertindak sebagai pereduksi. Proses langsung mengurangi bijih besi dalam bentuk padat dengan mengurangi gas disebut reduksi langsung.

Proses reduksi langsung dianggap lebih efisien daripada tanur tiup . Karena beroperasi pada suhu yang lebih rendah, dan ada beberapa faktor lain yang membuatnya ekonomis.

Berikut adalah contoh proses reduksi langsung antara lain :

HYL proces

HYL Direct Reduction Proses (reduksi langsung) adalah hasil usaha riset yang dimulai oleh Hojalata y L.Mina, S.A., pada permulaan tahun 1950-an. Usaha ini muncul dari tekanan kebutuhan yang semakin meningkat dan harus memperoleh bahan baku yang cukup mutu dan pada harga yang stabil untuk produksi lembaran baja(sheet steel).

Dalam proses ini digunakan gas reduktor dari LNG (Liquid Natural Gas), gas alam cair ini direaksikan dengan uap air panas (H2O) dengan reaksi sebagai berikut :

Gas reduktor tersebut digunakan untuk mereduksi pellet :

Midrex Proces

Gambar:  Midrex proces

Proses ini didasarkan pada tekanan rendah, udara bergerak berlawanan arus ke bijih oksida besi pelet padat. Di dalam proses reduksi langsung ini, bijih besi direaksikan dengan gas alam sehingga terbentuklah butiran besi yang dinamakan besi spons. Besi spons kemudian diolah lebih lanjut di dalam sebuah tungku yang bernama dapur listrik (Electric Arc Furnace). Di sini besi spons akan dicampur dengan besi tua (scrap), dan paduan fero untuk diubah menjadi batangan baja, biasa disebut billet. Proses ini sangat efektif untuk mereduksi oksida-oksida

dan belerang sehingga dapat dimanfaatkan bijih besi berkadar rendah.

Proses reduksi langsung ini salah satunya dipakai oleh P.T. Karakatau Steel. Fungsi dari gas alam itu sendiri sebenarnya adakalah sebagai gas reduktor, dimana gas alam mengandung CO dan H2, yang dapat bereaksi dengan bijih menghasilkan besi murni (Fe) berkualitas tinggi.

Keuntungan dari proses reduksi langsung ketimbang blast furnace adalah :a. Besi spons memiliki kandungan besi lebih tinggi ketimbang pig iron, hasil blast furnace.b. Zat reduktor menggunakan gas (CO atau H2) yang terkandung dalam gas alam, sehingga tidak diperlukan kokas yang harganya cukup mahal.

Perbedaan proses reduksi langsung dan reduksi tidak langsung

1. Reaksinya berbeda,pada reduksi tidak langsung Fe diperoleh dari beberapa tahap reaksi, pada reduksi langsung dengan1 tahap reaksi sudah dapat diperoleh Fe murni.

2. Hasil akhirnya berbeda, Output dari reduksi tidak langsung adalah berupa Fe dalam keadaan cair (pig iron) , sedangkan output dari reduksi langsung adalah Fe dalam keadaan padat (sponge iron)

3. Sumber gas reduktornya berbeda, indirect reduction menggunakan kokas untuk menghasilkan gas reduktor CO, sedangkan direct reduction menggunakan CH4

4. Kualitasnya berbeda, reduksi langsung menghasilkan besi dengan kualitas yang lebih baik daripada reduksi tidak langsung. Karena reduksi tidak langsung menggunakan kokas untuk menghasilkan gas reduktor. Kokas berasal dari batubara yang mengadung sulfur, dimana S tersebut dapat ikut masuk kedalam besi hasil reduksi, yang mengakibatkan besi mengalami retak panas (hot shortness). 

3. BESI TUANG(CAST IRON)

Secara umum Besi Tuang (Cast Iron) adalah Besi yang mempunyai Carbon content 2.5% – 4%. Oleh karena itu Besi Tuang yang kandungan karbonnya 2.5% – 4% akan mempunyai sifat MAMPU LASNYA (WELDABILITY) rendah. Karbon dalam Besi Tuang dapat berupa sementit (Fe3C) atau biasa disebut dengan Karbon Bebas (grafit). Perlu di ketahui juga kandungan FOSFOR dan SULPHUR dari material ini sangat tinggi dibandingkan Baja.

Ada beberapa jenis Besi Tuang (Cast Iron) yaitu :a. Besi Tuang Putih (White Cast Iron)

Gambar: Struktur logam dapat dilihat pada gambar diatas

        Namanya diambil dari warna bidang p atahnya. Dimana Besi Tuang ini seluruh

karbonnya berupa Sementit sehingga mempunyai sifat sangat keras dan getas. Mikrostrukturnya terdiri dari Karbida yang menyebabkan berwarna Putih.         Besi tuang putih (white cast iron) mengandung kadar silikon rendah, dimana pada saat pemadatan besi carbida membentuk graphite di dalam ikatan matrix. Pada besi tuang non-paduan strukturnya berbentuk pearlite. Besi tuang putih (white cast iron) memiliki angka kekerasan antara 400 hingga 600 HB dengan tegangan tariknya 270 N/mm2 dan masih dapat ditingkatkan melalui penurunan kadar karbon sebesar 2,75 sampai 2,9 % menjadi 450 N/mm2. Proses machining untuk besi tuang putih ini hanya dapat dilakukan dengan penggerindaan (grinding). Besi tuang putih (white cast iron) digunakan dalam pembuatan komponen mesin gerinda, kelengkapan penghancur, komponen dapur pemanas (furnance) dan lain-lain. Besi tuang putih (white cast iron) dapat diberi perlakuan panas (heat treatment) untuk menurunkan angka kekerasannya melalui proses pelunakan (anealing), yakni dengan pemanasan pada temperatur 850ºC untuk menguraikan free-karbon yang terbentuk karena pendinginan cepat setelah penuangan (pengecoran).

Proses ini dilakukan hanya pada kondisi darurat. Sedangkan pengendalian sifat besi tuang putih ini tetap dengan metoda pengendalian pendinginan dengan “iron chill” serta komposisi unsur bahan.

b. Besi Tuang Kelabu (Grey Cast Iron)

Namanya diambil dari warna bidang patahnya. Besi tuang Kelabu (Grey Cast Iron). Besi tuang kelabu (grey cast iron) mengandung unsur graphite yang berbentuk serpihan sehingga memiliki sifat mampu mesin (machinability). Yang membedakan jenis dari besi tuang kelabu ialah nilai tegangannya Angka kekerasan dari Besi tuang ini ialah antara 155 HB sampai 320 HB tergantung tingkatannya. besi tuang kelabu (grey cast iron) digunakan dalam pembuatan crankcases, machine tool bed, brake drums, cylinder head dan lain-lain.

Besi tuang kelabu (grey cast iron) dapat diberi perlakuan panas (heat treatment) untuk menghilangkan tegangan dalam setelah proses pengecoran yakni dengan “stress reliefing”, dengan memberikan pemanasan lambat antara 500ºC hingga 575ºC, dengan holding time sekitar 3 jam diikuti dengan pendinginan secara perlahan-lahan. Proses lain dalam perlakuan panas (heat treatment) yang memungkinkan untuk dilakukan pada besi tuang kelabu ini ialah pelunakan (anealing), dengan proses ini akan terjadi perbaikan pada strukturnya sehingga dimungkinkan untuk proses machining secara cepat, untuk proses anealing ini dilakukan dengan memberikan pemanasan pada temperatur anealing yakni 700ºC dengan waktu pemanasan (holding time) setengah hingga dua jam, dimana akan terbentuk structure pearlite

tertutup dalam kesatuan ferrite matrix, namun demikian tingkat kekerasan akan tereduksi sebesar 240 HB sampai 180 HB.Jenis Besi Tuang ini sering dijumpai (sekitar 70% besi tuang berwarna abu-abu). Struktur besi tuang kelabu dapat dilihat pada gambar 2.4

c. Besi tuang mampu tempa (malleable cast iron).

Besi tuang “Mampu Tempa” (Malleable Cast Iron) Besi tuang mampu tempa (Malleable cast Iron) adalah salah satu jenis besi tuang yang memiliki struktur berwarna putih, dimana memiliki unsur graphite yang sangat halus sehingga distribusi unsur Karbon menjadi lebih merata serta mudah dibentuk. Besi tuang mampu tempa (Malleable cast Iron) terdapat dalam 3 bentuk jenis, yakni : Whitehearth, Blackhearth, dan Pearlitic nama-nama ini merupakan istilah sesuai dengan bentuk microstruktur dari besi tuang tersebut. Besi Tuang jenis ini dibuat dari Besi Tuang Putih dengan melakukan heat treatment kembali yang tujuannya menguraikan seluruh gumpalan graphit (Fe3C) akan terurai menjadi matriks Ferrite, Pearlite dan Martensite. Mempunyai sifat yang mirip dengab Baja. Sifat-sifat sangat baik jika dibandingkan dengan besi tuang kelabu tetapi harganya mahal.

d. Besi Tuang Nodular (Nodular Cast Iron)Nodular Cast Iron

Adalah perpaduan besi tuang kelabu. Dibuat dengan jalan mencampurkan magnesium, kalsium atau serium ke dalam cairan logam.Sifat-sifat kekuatan dan keuletan tinggi, tahan aus juga tahan panas.

Struktur besi tuang nodular

Ciri besi tuang ini bentuk graphite flake dimana ujung – ujung flake berbentuk takik-an yang mempunyai pengaruh terhadap ketangguhan, keuletan & kekuatan oleh karena untuk menjadi lebih baik, maka graphite tersebut berbentuk bola (spheroid) dengan menambahkan sedikit inoculating agent, seperti magnesium atau calcium silicide. Karena besi tuang mempunyai keuletan yang tinggi maka besi tuang ini di kategorikan ductile cast iron. Pemakaian besi tuang jenis ini adalah untuk bahan pembuat piston mesin.

Metode pengolahan lumpur aktif (activated sludge) adalah merupakan prosespengolahan air limbah yang memanfaatkan proses mikroorganisme tersebut.Air tersebut

dapat dipergunakan kembali sebagai sumber air untuk kegiatan industri selanjutnya. Air daur ulang tersebut dapat dimanfaatkandengan aman untuk kebutuhan konsumsi air seperti cooling tower, boilerlaundry, toilet flusher, penyiraman tanaman, general cleaning, fish pond carwash dan kebutuhan air yang lainnya.Dalam hal ini metode lumpur aktif merupakan metode pengolahan airlimbah yang paling banyak dipergunakan, termasuk di Indonesia, hal inimengingat metode lumpur aktif dapat dipergunakan untuk mengolah airlimbah dari berbagai jenis industri seperti industri pangan, pulp, kertas,tekstil, bahan kimia dan obat-obatan.Teknik Pengolahan air limbah banyak ragamnya. Salah satu dariteknik Air limbah adalah proses lumpur aktif dengan aerasi oksigen murni.Pengolahan ini termasuk pengolahan biologi, karena menggunakan bantuanmikroorganisma pada proses pengolahannya.Proses lumpur aktif merupakan proses pengolahan secara biologisaerobic dengan mempertahankan jumlah massa mikroba dalam suatu reaktordan dalam keadaan tercampur sempurna. Suplai oksigen adalah mutlak dariperalatan mekanis, yaitu aerator dan blower, karena selain berfungsi untuk suplai oksigen juga dibutuhkan pengadukan yang sempurna. Perlakuan untuk memperoleh massa mikroba yang tetap adalah dengan melakukan resirkulasilumpur dan pembuangan lumpur dalam jumlah tertentu.

(Pengolahan Limbah Caar dengan Sistem Lumpur Aktif)

Teknologi pengolahan limbah cair yang paling sederhana adalah menggunakan sistem lumpur aktif. Secara prinsip, sistem ini memanfaatkan mikroorganisme untuk mengkonsumsi komponen-komponen limbah sebagai sumber makanan atau energi. Berdasarkan jenis mikroorganisme yang digunakan, proses ini dibagi menjadi dua jenis. Proses aerobik (memerlukan oksigen) dan proses anaerobik (tanpa oksigen). Perbedaan kedua proses ini akan dijelaskan secara terperinci di pembahasan khusus. Untuk pembahasan mengenai bioreaktor membran, sistem lumpur aktif mengacu pada proses aerobik.

Diagram alir proses mengenai sistem lumpur aktif diatas merupakan diagram proses yang disederhanakan. Unit-unit peralatan jauh lebih banyak dan kompleks. Air limbah yang mengandung polutan organik masuk kedalam bioreaktor. Didalam bioreaktor tumbuh mikroorganisme yang akan mengkonsumsi komponen organik tersebut. Komponen organik sebagian akan dioksidasi menjadi CO2 dan H2O dan sebagian lagi digunakan untuk reproduksi. Umumnya, pada SLA yang baik, mikroorgaisme membentuk flok sehingga ukurannya bisa mencapai 50-100 mikron. Karena wujud fisiknya secara visual mirip lumpur, maka mikroorganisme pada SLA sering disebut lumpur aktif.

Dari bioreaktor air limbah yang diolah dipisahkan dengan lumpur aktif yang berupa flok di bagian sedimentasi. Flok yang berat akan terendapkan dan air yang telah diolah bisa dipisahkan dengan metode gravitasi saja. Lumpur yang mengendap selanjutnya dikembalikan ke dalam bioreaktor.Karena terus jumlah mikroorganisme didalam sistem akan terus bertambah. Maka untuk menjaga agar konsetrasinya tetap sama atau sesuai dengan desain, dilakukan pembuangan secara berkala atau kontinu dari bak sedimentasi. Lumpur aktif tersebut selanjutnya di deaktifasi kemudian di saring dan dikeringkan dalam bentuk padatan.

Lumpur Aktif (Activated Sludge)Secara umum proses lumpur aktif adalah proses dengan metode

aerobik baik secara kontinu maupun semikontinu yang digunakan pada pengolahan biologis limbah cair industri, di dalamnya mencakup oksidasi karbon dan nitrifikasi. Proses ini didasarkan pada aerasi air limbah dengan flokulasi pertumbuhan biologis, dan diikuti oleh pemisahan. Bagian dari tahap ini kemudian dibuang, dan sisanya dikembalikan ke sistem. Biasanya, pemisahan dari air limbah dilakukan dengan proses

pengendapan. Proses lumpur aktif saat ini merupakan teknologi yang paling berkembang untuk pengolahan air limbah. Pemanfaatan sistem lumpur aktif dapat diterapkan dalam kondisi iklim yang berbeda, dari daerah tropis hingga daerah kutub, dari permukaan laut (instalasi pengolahan air limbah di kapal) dan ketinggian yang ekstrim (pegunungan). Industri pengolahan Air Limbah yang dilengkapi dengan proses lumpur aktif mampu memenuhi kriteria limbah yang sesuai dengan baku mutu air limbah berdasarkan industrinya (Dohse and Heywood,1998).

Pada proses lumpur aktif mikroorganisme membentuk gumpalan-gumpalan koloni bakteri yang bergerak secara bebas tertahan di dalam air limbah. Mikroorganisme-mikroorganisme dapat keluar melalui aliran keluar air limbah sehingga densitas bakteri di dalam reaktor harus dikontrol. Pada proses dengan kecepatan tinggi dan waktu tinggal hidraulik pendek, pengembalian atau recycling bakteri merupakan cara yang paling banyak digunakan untuk mengontrol densitas bakteri di dalam reaktor (Siregar,2005).

Dohse dan Heywood (1998) kembali menjelaskan bahwa proses lumpur aktif adalah teknik pengolahan air limbah dimana di dalam air limbah dan lumpur biologis yang termanfaatkan kembali terdapat mikroorganisme yang tercampur dan teraerasikan. Lumpur biologis tersebut kemudian dipisahkan dari air limbah kemudian diolah di clarifier dan akan kembali ke proses aerasi atau dibuang. Mikroorganisme dicampur secara merata dengan bahan organik yang masuk sebagai makanan. Ketika mereka tumbuh dan bercampur dengan udara, masing-masing organisme akan berflokulasi. Setelah terflokulasikan, organisme tadi siap masuk ke clarifier sekunder untuk proses selanjutnya. Lumpur aktif akan terus berkembang dengan konstan sehingga dapat dikembalikan untuk digunakan pada proses aerasi. Volume lumpur yang kembali ke tahapan aerasi biasanya 40 hingga 60 persen dari aliran limbah, dan sisanya akan terbuang. Pertumbuhan mikroorganisme tetap berkembang pada media sintetik. Diagram alir proses lumpur aktif secara umum dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Diagram alir proses lumpur aktif (Dohse and Heywood,1998).

Proses lumpur aktif (activated sludge) pada pengolahan air limbah memiliki kelebihan dan kekurangan apabila diterapkan untuk penanganan dan pengolahan air limbah. Kelebihan yang dimiliki yaitu dapat dimanfaatkan pada penanganan dan pengolahan untuk skala kecil (Industri rumah) hingga untuk skala besar (Industri besar), dapat mengeliminasi bahan organik, dicapainya oksidasi dan nitrifikasi, proses

nitrifikasi secara biologis tanpa menambahkan bahan kimia, eliminasi fosfor biologis, pemisahan padatan/cairan, stabilisasi lumpur, mampu mengurangi padatan tersuspensi sebesar 97%, dan proses lumpur aktif merupakan proses pengolahan air limbah yang paling banyak digunakan.

Kekurangan proses lumpur aktif yaitu tidak menghilangkan warna dari limbah industri dan dapat meningkatkan warna melalui oksidasi, tidak menghilangkan nutrient sehingga memerlukan penanganan tersier, daur ulang biomassa menyebabkan konsentrasi biomassa yang tinggi di dalam tanki aerasi sehingga diperlukan waktu tinggal yang tepat.Proses lumpur aktif (Activated sludge) terdiri dari penyisihan BOD (Biological oxygen demand) , penyisihan nitrogen (Nitrifikasi dan denitrifikasi), dan penyisihan fosfor. BOD adalah banyaknya oksigen yang dibutuhkan oleh mikroorgasnisme untuk menguraikan bahan-bahan organik (zat pencerna) yang terdapat di dalam air buangan secara biologi. BOD dan COD digunakan untuk memonitoring kapasitas self purification badan air penerima.

Dalam literatur lain dijelaskan pula bahwa, Lumpur aktif (activated sludge) adalah proses pertumbuhan mikroba tersuspensi yang pertama kali dilakukan di Ingris pada awal abad 19. Sejak itu proses ini diadopsi seluruh dunia sebagai pengolah air limbah domestik sekunder secara biologi. Proses ini pada dasarnya merupakan pengolahan aerobik yang mengoksidasi material organik menjadi CO2 dan H2O, NH4. dan sel biomassa baru. Udara disalurkan melalui pompa blower (diffused) atau melalui aerasi mekanik. Sel mikroba membentuk flok yang akan mengendap di tangki penjernihan (Gariel Bitton, 1994).

Keberhasilan pengolahan limbah secara biologi dalam batas tertentu diatur oleh kemampuan bakteri untuk membentuk flok, dengan demikian akan memudahkan pemisahan partikel dan air limbah. Lumpur aktif adalah ekosistem yang komplek yang terdiri dari bakteri, protozoa, virus, dan organisme-organisme lain. Lumpur aktif dicirikan oleh beberapa parameter, antara lain, Indeks Volume Lumpur (Sludge Volume Index = SVI) dan Stirrd Sludge Volume Index (SSVI). Perbedaan antara dua indeks tersebut tergantung dari bentuk flok, yang diwakili oleh faktor bentuk (Shape Factor = S).

Proses lumpur aktif dalam pengolahan air limbah tergantung pada pembentukan flok lumpur aktif yang terbentuk oleh mikroorganisme (terutama bakteri), partikel inorganik, dan polimer exoselular. Selama pengendapan flok, material yang terdispersi, seperti sel bakteri dan flok kecil, menempel pada permukaan flok. Pembentukan flok lumpur aktif dan penjernihan dengan pengendapan flok akibat agregasi bakteri dan mekanisme adesi. Selanjutnya dinyatakan pula bahwa flokulasi dan sedimentasi flok tergantung pada hypobisitas internal dan eksternal dari flok dan material exopolimer dalam flok, dan tegangan permukaan larutan mempengaruhi hydropobisitas lumpur granular dari reaktor lumpur anaerobik.

Macam-Macam Sistem Lumpur Aktif

  Sistem Lumpur Aktif KonvensionalProses Lumpur Aktif Konvensional dapat dilihat pada Gambar 1 berikut :

Gambar 1. Sistem Lumpur Aktif Konvensional

Keterangan gambar 1.

1.           Tangki aerasiOksidasi aerobik material organik dilakukan dalam tangki ini. Efluent pertama masuk dan tercampur dengan Lumpur Aktif Balik (Return Activated Sludge =RAS) atau disingkat LAB membentuk lumpur campuran (mixed liqour), yang mengandung padatan tersuspensi sekitar 1.500 - 2.500 mg/l. Aerasi dilakukan secara mekanik. Karakteristik dari proses lumpur aktif adalah adanya daur ulang dari biomassa. Keadaan ini membuat waktu tinggal rata-rata sel (biomassa) menjadi lebih lama dibanding waktu tinggal hidrauliknya (Sterritt dan Lester, 1988). Keadaan tersebut membuat sejumlah besar mikroorganisme mengoksidasi senyawa organik dalam waktu yang singkat. Waktu tinggal dalam tangki aerasi berkisar 4 - 8 jam.

2.         Tangki SedimentasiTangki ini digunakan untuk sedimentasi flok mikroba (lumpur) yang dihasilkan selama fase oksidasi dalam tangki aerasi. Seperti disebutkan diawal bahwa sebaghian dari lumpur dalam tangki penjernih didaur ulang kembali dalam bentuk LAB kedalam tangki aerasi dan sisanya dibuang untuk menjaga rasio yang tepat antara makanan dan mikroorganisme (F/M Ratio).

  Modifikasi Proses Lumpur Aktif KonvensionalTerdapat beberapa modifikasi dari proses lumpur aktif konvensional

 Gambar 2. Modifikasi proses lumpur aktif.

A. Sistem aerasi lanjutan.

B. Parit oksidasi (US EPA, 1977, dalam Bitton, 1994)

Keterangan gambar 2.1.        Sistem Aerasi Lanjutan

Proses ini dipakai dalam instalasi paket pengolahan dengan cara sebagai berikut :

1.       Waktu aerasi lebih lama (sekitar 30 jam) dibandingkan sistem konvensional. Usia lumpur juga lebih lama dan dapat diperpanjang sampai 15 hari.

2.       Limbah yang masuk dalam tangki aerasi tidak diolah dulu dalam pengendapan primer.

3.      Sistem beroperasi dalam F/M ratio yang lebih rendah (umumnya <0,1 lb BOD/hari/lb MLSS) dari sistem konvensional (0,2 - 0,5 lb BOD/hari/lb MLSS).

4.      Sistem ini membutuhkan membutuhkan sedikit aerasi dibandingkan dengan pengolahan konvensional dan terutama cocok untuk komunitas yang kecil yang menggunakan paket pengolahan.

2.      Selokan Oksidasi (Oxidation Ditch)Selokan oksidasi terdiri dari saluran aerasi yang berbentuk oval yang dilengkapi dengan satu atau lebih rotor rotasi untuk aerasi limbah. Saluran ini menerima limbah yang telah disaring dan mempunyai waktu tinggal hidraulik (hidraulic retention time) mendekati 24 jam.

3.      Stabilisasi Kontak Setelah limbah dan lumpur bercampur dalam tangki reaktor kecil untuk waktu yang singkat (20-40 menit), aliran campuran tersebut dialirkan ke

tangki penjernih dan lumpur dikembalikan ke tangki stabilisasi dengan waktu tinggal 4 - 8 jam. Sistem ini menghasilkan sedikit lumpur.

3.      Sistem Aerasi CampuranPada sistem ini limbah hanya diaerasi dalam tangki aerasi secara merata. Sistem ini dapat menahan shock load dan racun.

4.      Lumpur Aktif Kecepatan TinggiSistem ini digunakan untuk mengolah limbah konsentrasi tinggi dan dioperasikan untuk beban BOD yang sangat tinggi dibandingkan proses lumpur aktif konvensional. Proses ini mempunyai waktu tinggal hidraulik sangat singkat. Sistem ini beroperasi pada konsentrasi MLSS yang tinggi.

5.      Aerasi Oksigen MurniSistem aerasi dengan oksigen murni didasarkan pada prinsip bahwa laju tranfer oksigen lebih tinggi pada oksigen murni dari pada oksigen atmosfir. Proses ini menghasilkan kemampuan oksigen terlarut menjadi lebih tinggi, sehingga meningkatkan efisiensi pengolahan dan mengurangi produksi lumpur.

Deskripsi ProsesProses pengolahan air limbah terbagi atas tiga tahap pemrosesan, yaitu :

1. Proses primer yang meliputi :

a)     Penyaringan kasar : air limbah disaring dengan menggunakan saringan kasar berdiameter 50 mm dan 20 mm.

b)     Penghilangan warna : Limbah cair berwarna setelah melewati tahap penyaringan, ditampung dalam dua bak penampungan kemudian dipompakan ke dalam tangki koagulasi pertama yang terdiri atas tiga buah tangki, yaitu : Pada tangki pertama ditambahkan koagulasi FeSO4 (Fero Sulfat) konsentrasinya 600 - 700 ppm untuk pengikatan warna. Selanjutnya dimasukkan ke dalam tangki kedua dengan ditambahkan kapur (lime) konsentrasinya 150 - 300 ppm, gunanya untuk menaikkan pH yang turun setelah penambahan FeSO4. Dari tangki kedua limbah dimasukkan ke dalam tangki ketiga pada kedua tangki tersebut ditambahkan polimer berkonsentrasi 0,5 - 0,2 ppm, sehingga akan terbentuk gumpalan-gumpalan besar (flok) dan mempercepat proses pengendapan.Setelah gumpalan-gumpalan terbentuk, akan terjadi pemisahan antara padatan hasil pengikatan warna dengan cairan secara gravitasi dalam tangki sedimentasi. Meskipun air hasil proses penghilangan warna ini sudah jernih, tetapi pH-nya masih tinggi yaitu 10, sehingga tidak bisa langsung dibuang ke perairan. Untuk menghilangkan unsur-unsur yang masih terkandung didalamnya, air yang berasal dri koagulasi I diproses dengan sistem lumpur aktif. Cara tersebut merupakan perkembangan baru yang dinilai lebih efektif dibandingkan cara lama yaitu air yang berasal dari koagulasi I digabung dalam bak ekualisasi.

c)      Ekualisasi : Bak ekualisasi atau disebut juga bak air umum  menampung dua sumber pembuangan yaitu limbah cair tidak berwarna dan air yang berasal dari mesin pengepres lumpur. Kedua sumber pembuangan pengeluarkan air dengan karakteristik yang berbeda. Oleh karena itu untuk memperlancar proses selanjutnya air dari kedua sumber ini diaduk dengan menggunakan blower hingga mempunyai karakteristik yang sama yaitu pH 7 dan suhunya 32oC. Sebelum kontak dengan sistem lumpur aktif, terlebih dahulu air melewati saringan halus dan cooling tower, karena untuk proses aerasi memerlukan suhu 32oC. Untuk mengalirkan air dari bak ekualisasi ke bak aerasi digunakan dua buah submerble pump atau pompa celup (Q= 60 m3/jam).

d)     Penyaringan halus : Air hasil ekualisasi dipompakan menuju saringan halus untuk memisahkan padatan dan larutan, sehingga air limbah yang akan diolah bebas dari padatan kasar berupa sisa-sisa serat benang yang masih terbawa.

e)      Pendinginan :  Karakteristik limbah produksi tekstil umumnya mempunyai suhu antara 35-40oC, sehingga memerlukan pendinginan untuk menurunkan suhu yang bertujuan mengoptimalkan kerja bakteri dalam sistem lumpur aktif. Karena suhu yang diinginkan adalah berkisar 29-30oC.

2. Proses sekunder yang meliputi proses biologi dan sedimentasi.

Biasanya terdapat tiga bak aerasi dengan sistem lumpur aktif, yang pertama berbentuk oval mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan bentuk persegi panjang. Karena pada bak oval tidak memerlukan blower sehingga dapat menghemat biaya listrik, selain itu perputaran air lebih sempurna dan waktu kontak bakteri dengan limbah lebih merata serta tidak terjadi pengendapan lumpur seperti layaknya terjadi pada bak persegi panjang. Kapatas dari ketiga bak aerasi adalah 2175 m3. Pada masing-masing bak aerasi ini terdapat sparator yang mutlak diperlukan untuk memasok oksigen ke dalam air bagi kehidupan bakteri. Parameter yang diukur dalam bak aerasi dengan sistem lumpur aktif adalah DO, MLSS, dan suhu. Dari pengalaman yang telah dijalani, parameter-parameter tersebut dijaga sehingga penguraian polutan yang terdapat dalam limbah dapat diuraikan semaksimal mungkin oleh bakteri. Oksigen terlarut yang diperlukan berkisar 0,5 – 2,5 ppm, MLSS berkisar 4000 – 6000 mg/l, dan suhu berkisar 29 – 30oC.

Bak sedimentasi II  mempunyai bentuk bundar pada bagian atasnya dan bagian bawahnya berbentuk kronis yang dilengkapi dengan pengaduk (agitator) dengan putaran 2 rph. Desain ini dimaksudkan untuk mempermudah pengeluaran endapan dari dasar bak. Pada bak sedimentasi ini akan terjadi settling lumpur yang berasal dari bak aerasi dan endapan lumpur ini harus segera dikembalikan lagi ke bak aerasi (return sludge=RS), karena kondisi pada bak sedimentasi hampir mendekati anaerob. Besarnya RS ditentukan berdasarkan perbandingan nilai MLSS dan debit RS itu sendiri. Pada bak sedimentasi ini juga dilakukan pemantauan kaiment (ketinggian lumpur dari permukaan air) dan MLSS dengan menggunakan alat MLSS meter.

3. Proses tersier yang merupakan tahap lanjutan dengan penambahan bahan kimia.

Pada proses pengolahan ini ditambah bahan kimia, yaitu Alumunium Sulfat (Al2(SO4)3), Polimer dan Antifoam (Silicon Base); untuk mengurangi padatan tersuspensi yang masih terdapat dalam air. Tahap lanjutan ini diperlukan untuk memperoleh kualitas air yang lebih baik sebelum air tersebut dibuang ke perairan. Air hasil proses biologi dan sedimentasi selanjutnya ditampung dalam bak interdiet yang dilengkapi dengan alat yang disebut inverter untuk mengukur level air, kemudian dipompakan ke dalam tangki koagulasi dengan menggunakan pompa sentrifugal. Pada tangki koagulasi ditambahkan alumunium sulfat (konsentrasi antara 150 – 300 ppm) dan polimer (konsentrasi antara 0,5 – 2 ppm), sehingga terbentuk flok yang mudah mengendap. Selain kedua bahan koagulan tersebut juga ditambahkan tanah yang berasal pengolahan air baku (water teratment) yang bertujuan menambah partikel padatan tersuspensi untuk memudahkan terbentuknya flok. Pada tangki koagulasi ini terdapat mixer (pengaduk) untuk mempercepat proses persenyawaan kimia antara air dan bahan koagulan, juga terdapat pH kontrol yang berfungsi untuk memantau pH effluent sebelum dikeluarkan ke perairan. Setelah penambahan koagulan dan proses flokulasi berjalan dengan sempurna, maka gumpalan-gumpalan yang berupa lumpur akan diendapkan pada tangki sedimentasi III. Hasil endapan kemudian dipompakan ke tangki penampungan lumpur yang selanjutnya akan diolah dengan belt press filter machine.

Melalui upaya pengelolaan yang telah dilakukan, maka air limbah yang dibuang tidak akan mencemari lingkungan. Biaya investasi pembangunan instalasi ini hanya sekitar 2% dari total investasi atau sekitar 2,5 milyard rupiah. Sistem pengolah limbah yang digunakan merupakan perpaduan antara proses fisika, kimia, dan biologi. Proses yang berperan dalam pengurangan bahan pencemar adalah proses biologi yang menggunakan sistem lumpur aktif dengan aerasi lanjutan (extended aeration).

Selain limbah cair terdapat pula limbah padat yang berupa lumpur, hasil samping dari sistem pengolahan yang digunakan. Lumpur hasil olahan digunakan sebagai bahan campuran pembuatan conblock dan batako press serta pupuk organik. Hal ini merupakan salah satu alternatif dan langkah lebih maju dari dalam memanfaatkan kembali limbah padat.

Analisa  Kimia

1.    COD (Chemical Oxygen Demand) : Jumlah oksigen (ppm O2) yang dibutuhkan untuk mengoksidasi K2Cr2O7 yang digunakan sebagai sumber oksigen (oxidizing agent).

2.    BOD (Biochemical Oxygen Demand) : Suatu analisis empiris yang mencoba mendekati secara global proses-proses mikrobiologi yang benar-benar terjadi didalam air. Angka BOD adalah jumlah oksigen (ppm O2) yang dibutuhkan oleh bakteri untuk mengoksidasi hampir semua zat

organis yang terlarut dan sebagian zat organis yang tersuspensi dalam limbah cair.

3.   DO (Dissolved Oksigen) : Jumlah oksigen (ppm O2) yang terlarut dalam air dan merupakan kebutuhan mutlak bagi mikroorganisma (khususnya bakteri) dalam menguraikan zat organik.

4.   pH (Derajat Keasaman) : Didefinisikan sebagai pH = - log (H+) yang menunjukkan tingkat keasaman atau kebasaan.

  Fisika1.    MLSS (Mixed Liqour Suspended Solid) : Jumlah seluruh padatan

tersuspensi dalam suatu cairan (ppm) yang menggambarkan kepekatan lumpur pada kolam aerasi khususnya.

2.    SV30 (Sludge Volume = 30) : Lumpur yang mengendap secara gravitasi selama 30 menit (%) yang menunjukkan tingkat kelarutan oksigen dalam lumpur aktif.

  BiologiParameter biologi yang diamati berupa mikroorganisme predator bakteri, diantaranya prozoa dan avertebrata lainnya.

Lumpur aktif (activated sludge) adalah proses pertumbuhan mikroba tersuspensi yang

pertama kali dilakukan di Inggris pada awal abad 19. Sejak itu proses ini diadopsi seluruh

dunia sebagai pengolah air limbah domestik sekunder secara biologi. Proses ini pada

dasarnya merupakan pengolahan aerobik yang mengoksidasi material organik menjadi CO2

dan H2O, NH4. dan sel biomassa baru. Udara disalurkan melalui pompa blower (diffused)

atau melalui aerasi mekanik. Sel mikroba membentuk flok yang akan mengendap di tangki

penjernihan (Gariel Bitton, 1994).

Activated Sludge (Lumpur aktif) merupakan proses pengolahan secara biologis

aerobik dengan mempertahankan jumlah massa mikroba dalam suatu reaktor dan dalam

keadaan tercampur sempurna. Suplai oksigen adalah mutlak dari peralatan mekanis, yaitu

aerator dan blower, karena selain berfungsi untuk suplai oksigen juga dibutuhkan pengadukan

yang sempurna. Perlakuan untuk memperoleh massa mikroba yang tetap adalah dengan

melakukan resirkulasi lumpur dan pembuangan lumpur dalam jumlah tertentu.

Pengaturan jumlah massa mikroba dalam sistem lumpur aktif dapat dilakukan dengan

baik dan relatif mudah karena pertumbuhan mikroba dalam kondisi tersuspensi sehingga

dapat terukur dengan baik melalui analisa laboratorium. Tetapi jika dibandingkan dengan

sistem sebelumnya operasi sistem ini jauh lebih rumit. Khususnya untuk limbah industri

dengan karakteristik khusus.

Lumpur aktif – lumpur partikel yang dihasilkan dalam limbah cair oleh pertumbuhan

organisme diaerasi tank. Istilah ‘aktif’ datang dari fakta bahwa partikel berkerumun dengan

bakteri, jamur, dan protozoa. Lumpur aktif adalah berbeda dengan lumpur primer yang

partikel lumpur mengandung organisme hidup banyak yang dapat memberi makan pada air

limbah yang masuk.

Proses lumpur aktif – Proses biologis pengolahan air limbah yang mempercepat up

dekomposisi limbah. Lumpur aktif adalah ditambahkan ke air limbah, dan campuran aerasi

dan gelisah. Setelah sejumlah waktu, lumpur aktif diperbolehkan untuk menyelesaikan oleh

sedimentasi dan dibuang (terbuang) atau digunakan kembali (kembali ke aerasi tangki).

Lumpur aktif terdiri dari campuran komunitas mikroorganisme, sekitar 95 persen

bakteri dan 5 persen organisme yang lebih tinggi (Protozoa, rotifer, dan lebih tinggi bentuk

invertebrata). Yang khusus yang dianggap indikator mikroorganisme yang dapat diamati

menggunakan murah mikroskop. Penting jumlah tertentu spesies dapat menunjukkan kondisi

proses. Yang paling dominan mikroorganisme aerobik bakteri, tetapi ada juga besar populasi

jamur dan protozoa.Rotifera dan nematoda paling sering ditemukan di sistem dengan aerasi

yang panjang periode. Amoeboid bentuk, flagellata, dan ciliates yang yang paling umum

protozoa dalam lumpur bekerja. Amoeboids mendominasi ‘Muda’ lumpur, seperti di tanaman

start-up atau setelah, seperti marah sebagai beban kejut (bila kuat dibandingkan dengan curah

biasa influen datang ke tanaman). Biasanya, sedikit atau tidak ada lumpur bentuk saat ini.

Flagellata bebas-perenang dan mendominasi dalam cairan campuran cahaya selama makanan

tinggi untuk mikroorganisme kondisi. Kehadiran mereka biasanya menunjukkan kualitas

efluen miskin. Berenang bebas ciliates mendominasi sebagai F: rasio M menurun. Mengintai

ciliates mendominasi bila ada kelimpahan bakteri. Effluent dan kualitas lumpur biasanya

terbaik ketika jenis mikroorganisme mendominasi.

Lumpur aktif mengacu pada massa mikroorganisme dibudidayakan dalam proses

pengobatan untuk memecah bahan organik menjadi karbon dioksida, air, dan senyawa

anorganik lainnya. Proses lumpur aktif memiliki tiga komponen dasar: 1) reaktor di mana

mikroorganisme disimpan dalam suspensi, diangin-anginkan, dan kontak dengan limbah

mereka memperlakukan; 2) cair-padat pemisahan, dan 3) daur ulang sistem lumpur untuk

kembali diaktifkan kembali lumpur ke awal proses. Ada banyak varian dari proses lumpur

aktif, termasuk variasi dalam metode aerasi dan cara lumpur dikembalikan ke proses.

Sementara karya lumpur yang diaktifkan pengobatan telah dibangun di negara

berkembang, pekerjaan sangat sedikit serta dimaksud. Lumpur aktif dapat sesuai di mana

penghapusan tinggi polusi organik diperlukan, dana dan tenaga terampil yang tersedia untuk

operasi dan pemeliharaan, dan tanah langka atau mahal. Sejak lumpur aktif memerlukan

operasi terus-menerus dari blower dan pompa lumpur oksigen, pasokan energi yang stabil

merupakan persyaratan utama. Sistem ini biasanya membutuhkan beberapa bentuk

pretreatment, seperti skrining dan sedimentasi primer.

2.2 Prinsip Kerja Activated Sludge

Proses lumpur aktif (pertumbuhan tersuspensi) dan pengolahan film biologi

(pertumbuhan lekat). Proses lumpur aktif memiliki beragam tipe , yakni tipe konvensional

/standar, aerasi diperluas (extended aeration), parit oksidasi (oxidation ditch), proses

nitrifikasi dan denitrifikasi.

Proses lumpur aktif pada prakteknya adalah mengalirkan air limbah kedalam bak

yang di aliri udara (bak aerasi). Selanjutnya dalam bak tersebut akan tumbuh koloni bakteri

berwarna kelabu hingga coklat-kehitaman. Koloni bakteri inilah yang disebut sebagai lumpur

aktif. Koloni bakteri akan terus tumbuh membesar sehingga membentuk gumpalan (flok).

Gumpalan – gumpalan ini kemudian di endapkan di bak pengendap II, dengan cara

mengalirkan air limbah dari bak aerasi.

Endapan lumpur yang terbentuk di bagian bawah bak pengendap sebagian dibuang

dan sebagian yang lain dikembalikan ke bak aerasi, dan cairan yang ada dibagian atas bak

pengendap akan tampak jernih. Cairan yang jernih ini adalah air limbah yang sudah bersih

dari bahan organik pencemar.

Prinsip dasar sistem lumpur aktif yaitu terdiri atas dua unit proses utama, yaitu

bioreaktor (tangki aerasi) dan tangki sedimentasi. Dalam sistem lumpur aktif, limbah cair dan

biomassa dicampur secara sempurna dalam suatu reaktor dan diaerasi. Pada umumnya, aerasi

ini juga berfungsi sebagai sarana pengadukan suspensi tersebut. Suspensi biomassa dalam

limbah cair kemudian dialirkan ke tangki sedimentasi (tangki dimana biomassa dipisahkan

dari air yang telah diolah). Sebagian biomassa yang terendapkan dikembalikan ke bioreaktor,

dan air yang telah terolah dibuang ke lingkungan (Badjoeri et al., 2002). Agar konsentrasi

biomassa di dalam reaktor konstan (MLSS = 3 - 5 gfL), sebagian biomassa dikeluarkan dari

sistem tersebut sebagai excess sludge. Skema proses dasar sistem lumpur aktif dapat dilihat

pada Gambar 2.

Gambar : Skema Proses Lumpur Aktif

Dalam sistem tersebut, mikroorganisme dalam biomassa (bakteri dan protozoa)

mengkonversi bahan organik terlarut sebagian menjadi produk akhir (air, karbon dioksida),

dan sebagian lagi menjadi sel (biomassa). Oleh karena itu, agar proses perombakan bahan

organik berlangsung secara optimum syarat berikut harus terpenuhi bahwa:

1)      polutan dalam limbah cair harus kontak dengan mikroorganisme,

2)      suplai oksigen cukup,

3)      kecukupan nutnien,

4)      kecukupan waktu tinggal (waktu kontak),

5)      kecukupan biomasa (jumlah dan jenis).

Tujuan pengolahan limbah cair dengan sistem. lumpur aktif dapat dibedakan menjadi

4 (empat) yaitu:

1)      pemisahan senyawa karbon (oksidasi karbon)

2)      pemisahan senyawa nitrogen

3)      pemisahan fosfor

4)      stabilisasi lumpur secara aerobik simultan

Mekanisme Pengolahan Limbah dengan Sistem Lumpur Aktif

Aliran umpan air limbah atau subtrat, bercampur dengan aliran lumpur aktif yang

dikembalikan sebelum masuk rektor. Campuran lumpur aktif dan air limbah membentuk

suatu campuran yang disebut cairan tercampur (mixed liquor). Memasuki aerator, lumpur

aktif dengan cepat memanfaatkan zat organik dalam limbah untuk didegradasi. Kondisi

lingkungan aerobik diperoleh dengan memberikan oksigen ke tangki aerasi. Pemberian

oksigen dapat dilakukan dengan penyebaran udara tekan, aerasi permukaan secara mekanik,

atau injeksi oksigen murni. Aerasi dengan difusi udara tekan atau aerasi mekanik mempunyai

dua fungsi, yaitu pemberi udara dan pencampur agar terjadi kontak yang sempurna antara

lumpur aktif dan senyawa organik di dalam limbah (Badjoeri et al., 2002).

Pada tangki pengendapan (clarifier ), padatan lumpur aktif mengendap dan terpisah

dengan cairan sebagai effluent. Sebagian lumpur aktif dari dasar tangki pengendap

dipompakan kembali ke reaktor dan dicampur dengan umpan (subtrat) yang masuk, sebagian

lagi dibuang. Dalam reaktor mikroorganisme mendegradasi bahan-bahan organik dengan

persamaan stoikiometri pada reaksi di bawah ini (Metcalf dan Eddy,1991):

Pada pemisahan senyawa karbon (bahan organik), polutan berupa bahan organik

dioksidasi secara enzimatik oleh oksigen yang berada dalam limbah cair. Jadi, senyawa

karbon dikonversi menjadi karbon dioksida. Eliminasi nutrien (nitrogen dan fosfor) dilakukan

terutama untuk mencegah terjadinya eutrofikasi pada perairan (Badjoeri et al., 2002).

 

Gambar : 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.

2.3 Pemanfaatan Activated Sludge dalam Pengolahan Limbah Cair

Pengolahan air limbah pada umumnya dilakukan dengan menggunakan metode

biologi. Metode ini merupakan metode yang paling efektif dibandingkan dengan metode

kimia dan fisika. Proses pengolahan limbah dengan metode biologi adalah metode yang

memanfaatkan mikroorganisme sebagai katalis untuk menguraikan material yang terkandung

di dalam air limbah. Mikroorganisme sendiri selain menguraikan dan menghilangkan

kandungan material, juga menjadikan material yang terurai tadi sebagai tempat berkembang

biaknya. Pengolahan lumpur aktif (activated sludge) adalah merupakan proses pengolahan air

limbah yang memanfaatkan proses mikroorganisme tersebut.

Dewasa ini lumpur aktif (activated sludge) merupakan pengolahan air limbah yang

paling banyak dipergunakan, termasuk di indonesia, hal ini mengingat metode lumpur aktif

dapat dipergunakan untuk mengolah air limbah dari berbagai jenis industri seperti industri

pangan, perhotelan, rumah tinggal, sekolah, bahan pabrik dan lain sebaginya.

Dengan menerapkan sistem ini didapatkan air bersih yang tidak lagi mengandung

senyawa organik beracun dan bakteri yang berbahaya bagi kesehatan. Air tersebut dapat

dipergunakan kembali sebagai sumber air untuk kegiatan industri selanjutnya. Diharapkan

pemanfaatan sistem daur ulang air limbah akan dapat mengatasi permasalahan persediaan

cadangan air tanah demi kelangsungan kegiatan industri dan kebutuhan masyarakat akan air.

Air tersebut dapat dipergunakan kembali sebagai sumber air untuk kegiatan industri

selanjutnya. Air daur ulang yang kami kerjakan dapat dimanfaatkan dengan aman untuk

kebutuhan konsumsi air seperti cooling tower, boiler laundry, toilet flusher, penyiraman

tanaman, general cleaning, fish pond car wash dan kebutuhan air yang lainnya.

Kelebihan Activated Sludge dalam Pengolahan Limbah Cair :

1)      daya larut oksigen dalam air limbah lebih besar

2)      efisiensi proses lebih tinggi

3)      cocok untuk pengolahan air limbah dengan debit kecil untuk polutan organik yang susah

terdegradasi

4)      Lumpur aktif adalah bentuk terbaik didokumentasikan dan paling banyak digunakan

pengolahan limbah sekunder

5)      Sistem lumpur aktif dapat diterapkan untuk hampir semua jenis limbah cair industri pangan,

baik untuk oksidasi karbon, nitrifikasi, denitrifikasi, maupun eliminasi fosfor secara biologis.

6)      Proses itu sendiri memiliki fleksibilitas dan modifikasi banyak dapat disesuaikan untuk

memenuhi kebutuhan spesifik (misalnya untuk menghilangkan nitrogen).

Kekurangan Activated Sludge dalam Pengolahan Limbah Cair :

1)      Areal instalasi luas, sehingga membutuhkan dana investasi cukup besar, akibatnya

pemanfaatan teknologi lumpur aktif menjadi tidak efisien di Indonesia.

2)      Proses operasional yang rumit mengingat proses lumpur aktif memerlukan pengawasan yang

cukup ketat seperti kondisi suhu dan bulking control proses endapan.

3)      membutuhkan operator terlatih yang dapat memonitor sistem dan bereaksi terhadap

perubahan segera.

4)      Membutuhkan energi yang besar

5)      Membutuhkan operator yang terampil dan disiplin dalam mengatur jumlah massa mikroba

dalam reactor

6)      Membutuhkan penanganan lumpur lebih lanjut.

2.4 Desain Activated Sludge

Parameter desain penting untuk sistem lumpur aktif adalah tingkat pembebanan,

konsentrasi biomassa, konsentrasi oksigen terlarut, lama waktu aerasi, umur lumpur, dan

suplai oksigen. Konsentrasi mikroorganisme (biomassa) diukur dari konsentrasi padatan

tersuspensi (Mixed Liquor Suspended Solids/MLSS). Untuk pengolahan limbah cair dalam

jumlah kecil, sistem lumpur aktif didesain dan dioperasikan pada beban rendah (< 0,05 kg

BOD5/kgMLSS.hari) atau umur lumpur sangat tinggi (< 25 hari), sehingga tidak diperlukan

pembuangan sludge (stabilisasi sludge), karena laju pertumbuhan sama dengan laju

perombakan mikroorganisme (Anonim, 2007).

Selain tangki aerasi, unit operasi lain yang penting dalam sistem lumpur aktif adalah

unit sedimentasi untuk memisahkan biomassa dari limbah cair yang telah diolah. Tangki

sedimentasi untuk sistem lumpur aktif biasanya didesain untuk waktu tinggal hidrolik 2

sampai 3,5 jam dengan laju pembebanan sekitar 1 sampai dengan 2 m/jam (Anonim, 2007).

Indonesia dalam satu dasa warsa ini dikenal sebagai penghasil tekstil yang besar

disamping India dan Pakistan. Dalam proses produksi industri tekstil banyak menggunakan

bahan kimia dan air. Bahan kimia yang digunakan antara lain untuk proses pencucian,

pemutihan, dan pewarnaan. Akibat dari itu pencemaran lingkungan menjadi masalah bagi

masyarakat yang tinggal disekitar industri tekstil. Mengingat pentingnya industri tekstil

sebagai penghasil devisa negara dan perlunya perlindungan lingkungan, maka diperlukan

adanya teknologi pengolah limbah tekstil yang handal. Salah satu contoh pengolahan limbah

tekstil yang hingga saat ini beroperasi adalah pengolahan limbah tekstil.

          Proses pengolahan air limbah terbagi atas tiga tahap pemprosesan, yaitu :

1)      Proses primer yang meliputi penyaringan kasar, penghilangan warna, ekualisasi, penyaringan

halus, pendinginan.

2)      Proses sekunder yang meliputi proses biologi dan sedimentasi.

3)      Proses tersier yang merupakan tahap lanjutan dengan penambahan bahan kimia.

           Melalui upaya pengelolaan yang telah dilakukan, maka air limbah yang dibuang tidak

akan mencemari lingkungan. Sistem pengolah limbah yang digunakan merupakan perpaduan

antara proses fisika, kimia, dan biologi. Proses yang berperan dalam pengurangan bahan

pencemar adalah proses biologi yang menggunakan sistem lumpur aktif dengan aerasi

lanjutan (extended aeration). Selain limbah cair terdapat pula limbah padat yang berupa

lumpur, hasil samping dari sistem pengolahan yang digunakan. Lumpur hasil olahan

digunakan sebagai bahan campuran pembuatan conblock dan batako press serta pupuk

organik. Hal ini merupakan salah satu alternatif dalam memanfaatkan kembali limbah padat.