Bioteknologi dalam Proses Pengolahan Limbah Cair

Oleh:Muhamma Falik Muntafa (@H15-FALIK)

ABSTRAK

       Limbah merupakan buangan dari suatu proses produksi yang tidak ada nilai ekonominya. Air limbah industri mengandung parameter BOD, COD, TSS, minyak dan lemak. Limbah cair jika dibuang langsung ke alam akan menimbulkan pencemaran lingkungan. Maka limbah perlu diolah terlebih dahulu.

       Proses pengolahan limbah cair ada 3 cara, yaitu dengan proses Biologi, Kimia atau Fisika.

dalam artikel ini kita membahas pengoalah dengan proses biologi atau menggunkan bioteknologi. Bioteknologi adalah ilmu yang mempelajari baketri, fungi, jamur, dan mikroorganisme.Penerapan bioteknologi dalam pengolahan limbah cair terdapat dalam proses aerasi dan UASB (. dalam aerasi menggunakan lumpur aktif prinsip kerjanya adalah menguraikan bahan bahan yang terkandung dalam limbah dengan mikroorganisme atau bakteri aerob.

PENDAHULUAN

        Menurut Gintings, Perdana. Ir, 1992 dalam Endahwati dan Suprihatin, 2012. Limbah adalah buangan yang kehadirannya pada suatu saat dan tempat tertentu tidak dikehendaki lingkungannya karena tidak mempunyai nilai ekonomi. Air limbah industri mengandung parameter BOD, COD, TSS, minyak dan lemak. Apabila keseluruhan parameter tersebut dibuang langsung ke badan penerima, maka akan mengakibatkan pencemaran air. Oleh karena itu sebelum dibuang ke badan penerima air, terlebih dahulu harus diolah sehingga dapat memenuhi standart air yang baik. Untuk menurunkan kadar COD pada limbah industri dengan menggunakan proses bioteknologi yaitu aerasi diharapkan dapat menghasilkan penurunan kadar COD yang lebih baik. Angka COD merupakan ukuran bagi pencemaran air oleh zat organik yang secara alamiah dapat diuraikan melalui proses mikroorganisme yang ada dalam air limbah.

        Salah satu teknologi pengolahan air limbah melalui proses mikroorganisme adalah pengolahan secara aerobik menggunakan metode biakan melekat. Proses biologis dengan attached culture merupakan metode pengolahan limbah dengan bakteri yang dibiakkan pada suatu media padat, sehingga bakteri tersebut melekat pada permukaan media. Teknik ini bertujuan agar bakteri lebih tahan terhadap fluktuasi kondisi limbah dan tidak mudah terbawa keluar dari kolam aerobik. Pada proses aerobik, suplai oksigen memiliki peranan yang penting karena oksigen yang terlarut tersebut akan digunakan oleh bakteri untuk melakukan aktivitasnya dalam proses degradasi bahan organik. Penggunaan aerator untuk pengolahan limbah pada umumnya masih memerlukan energi yang relatif besar dalam mempertahankan suplai oksigen bagi bakteri. Oleh karena itu, mulai dikembangkan teknologi baru untuk aerasi dengan motivasi penghematan energi dan peningkatan efisiensi pelarutan oksigen ke dalam limbah cair.

PERMASALAHAN

        Intensitas penggunaan air yang terus meningkat dalam kehidupan dapat mempercepat proses penurunan kualitas air secara keseluruhan di muka bumi. Melihat kondisi ini maka perlu dilakukan tindakan untuk menjaga kelestarian ketersediaan air bersih. Salah satu cara adalah melakukan pengolahan air limbah supaya tidak mengotori air baku yang jumlahnya semakin terbatas dan harus mencukupi kebutuhan populasi manusia yang jumlahnya makin meningkat. Dalam proses pengolahan limbah, setelah pengolahan primer secara fisis dan kimiawi, masih diperlukan pengolahan sekunder secara biologis untuk menyempurnakan kualitas air olahan tersebut sesuai baku mutu yang diatur oleh Pemerintah.

PEMBAHASAN

1 Proses Pengolahan Limbah Cair

        Proses pengolahan limbah cair ada beberapa cara yaitu secara fisika,kimia dan biologi.

a.         Pengolahan secara Fisika : Yaitu pengolahan yang memanfaatkan gaya gravitasi,putaran,berat jenis untuk mendapkan partikel yg lebih besar

b.        Pengolahan secara Kimia : Yaitu pengolahan yang memanfaatkan bahan- bahan kimia sebagai pemicu atau pereaksi agar limbah bisa di olah. Untuk pengolahan secara kimia bahan kimia yang di tambahkan tergantung oleh hasil buangan limbahnya.

c.   Pengolahan secara Biologi : Yaitu pengolahan yang memanfaatkan mahluk hidup (bakteri) sebagai pengurai dari limbah dalam air. Bakteri berkembang dengan membelah diri.

        - Secara Aerobik : Membutuhkan bantuan Oksigen agar bakteri bisa terus hidup dan berkembang biak. Seperti : Nitrosococcus, Nitrosomonas, Nitrobacter dan Hydrogenomonas.

- Secara Anaerobik : Bakteri yang tidak menggunakan oksigen  dalam proses berkembang biaknya. Seperti : Streptococcus lactis, Escherichia coli, Salmonella thypose, Shigella dan Clostridium tetani. 

2 Bioteknologi dalam Pengolahan Air Limbah

a ) Proses Aerasi

         Proses Bioteknologi yang ada pada pengolahan limbah cair salah satunya adalah Aerasi. Dalam aerasi air limbah akan di uraikan oleh bakteri aerob yang berbentuk lumpur aktif  penghilangan senyawa BOD organik. Bakteri hidup berkembang biak dengan cara membelah diri dengan membutuhkan nutrisi Nitogen dengan Phosphate. Ketika udara di hembuskan akan menambah Nitrogen karena di udara terdapat 79 % Nitrogen dan Oksigen 21 %. Agar bakteri lebih mudah ketika makan (diencerkan) maka di tambahi dengan APT (Air Permukaan Tanah).

Salah satu proses aerasi yaitu dengan lumpur aktif  Lumpur aktif adalah lumpur yang kaya dengan bakteri aerob, yaitu bakteri yang dapat menguraikan limbah organik dengan cara mengalami biodegradasi (oxygen-demanding materials).

Bakteri aerob mengubah sampah organik dalam air menjadi biomasa dari gas CO₂, sementara nitrogen organik diubah menjadi ammonium dan nitrat, fosforus organik diubah menjadi fosfat.

Biomassa hasil degradasi tetap berada dalam tangki aerasi hingga bakteri melewati masa pertumbuhan cepatnya (long phase). Setelah itu akan mengalami flokulasi membentuk padatan yang lebih mudah mengendap.Dari tangki pengendapan, sebagian lumpur dibuang, sebagian lain disirkulasikan kedalam tangki aerasi. Kombinasi antara bakteri dalam konsentrasi tinggi dan lapar (dalam lumpur yang disirkulasi) dengan jumlah nutrient yang banyak (dalam air kotor), memungkinkan penguraian dapat berlangsung  dengan cepat. Penguraian dengan metode lumpur aktif  hanya memerlukan beberapa jam, jauh lenih cepat dibandingkan dengan penguraian serupa yang terjadi secara alami dalam selokan atau air sungai.

Oksigen yang dibutuhkan untuk reaksi mikroorganisme  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.Sesudah tangki aerasi, 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.

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.

Berikut reaksi yang terjadi pada proses aerasi dengan lumpur aktif

 b )  UASB anaerobik (Up Flow Activated Sludge Blangket)

          UASB adalah sebuah Reaktor pengolahan air limbah secara biologi dengan menggunakan bakteri anaerobik (tanpa Oksigen). Pada proses anaerobik dikenal ada 4 golongan mikroba yang berfungsi men-degradasi bahan organik menjadi molekul yang lebih sederhana seperti metan (CH₄) dan karbon dioksida (CO₂).

1)  Kelompok Bakteri Hydrolitik

            Golongan bakteri hidrolitik memiliki berbagai enzim hidrolitik ekstraseluler yang disekresikan ke luar sel untuk memecah senyawa kompleks seperti polisakarida, asam nukleat, dan lipid, menjadi molekul yang lebih kecil sehingga dapat masuk ke dalam sel untuk digunakan sebagai sumber karbon dan elekton donor. Contoh bakteri hidrolitik adalah bakteri genus Bacillus sp 

2) Kelompok Bakteri Asidogenik Fermentati

            Bakteri acidogenik (pembentuk asam) seperti clostridium merubah gula, asam amino, dan asam lemak menjadi asam-asam organik ( seperti asam aselta, propional, formiat laktat, buliral atau seksinat),  alcohol dan keton ( seperti etanol, methanol gliserol, aseton) CO₂ dan H₂O. Asetat adalah produk utama dalam fermentasi karbohidrat

 3) Kelompok Bakteri Asetogenik

Bakteri asetogenik (bakteri yang memproduksi asetat dan H₂) seperti syntrobacteri walimi dan syntro phomonas walfei merubah asam lemak (asam propionate asam butirat) dan alcohol menjadi asetat, hydrogen dan karbon dioksida.

Berikut reaksinya :

CH₃ CH₂ OH + H₂O                        CH3 COOH + 2H₂O

                                     etanol                                  asam asetat

  CH₃ CH₂COOH + 2H₂O                 CH₃ COOH +CO2₂ + 3H₂O

                                     asam propional                                  asam asetat

CH₃CH₂COOH + 2K₂O                   CH₃COOH + CO₂ + 3H₂

                                                 asam butirat                                      asam asetat

4)      Kelompok Bakteri Metanogen

Bakteri Metanogen dibagi menjadi 2 kategori yaitu:

Bakteri Metanogen hidrogenotopik merubah hydrogen 3H₂ dan karbon dioksida CO₂ menjadi metan CH ₄. Berikut reaksinya :

CO₂  +3H₂                      CH _{4 +} 2H₂O

Bakteri Metanogen yang menggunakan hydrogen merubah asam asetat CH₃ COOH menjadi metan CH ₄  dan CO₂. 

CH₃ COOH                  CH ₄ + 2H₂O

Dari Proses di reaktor UASB intinya adalah pemaksimalan berkurangnya COD,BOD dan TSS oleh bakteri.

KESIMPULAN

            Dalam pengolahan limbah cair perlu menggunakan bioteknologi untuk menguraikan zat kimia yang terkandung didalam limbah. yaitu dengan cara diuraikan oleh mikroorganisme atau bakteri aerob atau bakteri anaerob.

Daftar Pustaka

Arfah.2012.Mekanisme Pengoalah Limbah Dengan Lumpur Aktif (Activated Sludge)

       http://arfahthp.blogspot.com/2012/07/mekanisme-pengolahan-limbah-dengan.html

       dilihat tanggal 06 Agustus 2018

Edahwati, Luluk dan Suprihatin.2012.Kombinasi Proses Aerasi, Adsorpbsi, dan Filtrasi Pada

       Pengolahan Air Limbah Industri Perikanan. Jurnal Ilmiah Teknik Lingkungan Vol.1 No.

Muntafa, Muhammad Falik.2015.Proses Produksi Beserta Proses Pengolahan Limbah 

       Industri (WWTP) di PT Papertech Indonesia Unit II.Laporan PKL. Tidak diterbitkan. SMTI Yogyakarta:Yogyakarta    

Shalindry, Rochmadi, dan Budhijanto.2015.Penguraian Limbah Organik secara Aerobik dengan       

      Aerasi Menggunakan Microbubble Generator dalam Kolam dengan Imobilisasi Bakteri. Jurnal Rekayasa Proses Volume 9 No.2

Ryan, Syahputra.2015.Prinsip Air Kotor Dengan Menggunakan Lumpur Aktif.

      http://teensupdate.blogspot.com/2011/11/pengelolaan-limbah-dengan-lumpur-aktif.html

      dilihat tanggal 06 Agustus 2018