BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1.Pengertian Air Limbah Air limbah yaitu air dari suatu daerah permukiman yang telah dipergunakan untuk berbagai keperluan, harus dikumpulkan dan dibuang untuk menjaga lingkungan hidup yang sehat dan baik. Unsur – unsur dari suatu sistem pengolahan air limbah yang modern terdiri dari : 1. Masing – masing sumber air limbah 2. Sarana pemrosesan setempat 3. Sarana pengumpul 4. Sarana penyaluran 5. Sarana pengolahan, dan 6. Sarana pembuangan. Dan dua faktor yang penting yang harus diperhatikan dalam sistem pengolahan air limbah yaitu jumlah dan mutu. 2.2.Ciri – Ciri Air Limbah Disamping kotoran yang biasanya terkandung dalam persediaan air bersih air limbah mengandung tambahan kotoran akibat pemakaian untuk keperluan rumah tangga, komersial dan industri. Beberapa analisis yang dipakai untuk penentuan ciri – ciri fisik, kimiawi, dan biologis dari kotoran yang terdapat dari air limbah.
Universitas Sumatera Utara
2.2.1. Ciri – Ciri Fisik Ciri – ciri fisik utama air limbah adalah kandungan padat, warna, bau, dan suhunya. Bahan padat total terdiri dari bahan padat tak terlarut atau bahan padat yang terapung serta senyawa – senyawa yang larut dalam air. Kandungan bahan padat terlarut ditentukan dengan mengeringkan serta menimbang residu yang didapat dari pengeringan. Warna adalah ciri kualitatif yang dapat dipakai untuk mengkaji kondisi umum air limbah. Jika warnanya coklat muda, maka umur air kurang dari 6 jam. Warna abu – abu muda sampai setengah tua merupakan tanda bahwa air limbah sedang mengalami pembusukanatau telah ada dalam sistem pengumpul untuk beberapa lama. Bila warnanya abu – abu tua atau hitam, air limbah sudah membusuk setelah mengalami pembusukan oleh bakteri dengan kondisi anaerobik. Penentuan bau menjadi semakin penting bila masyarakat sangat mempunyai kepentingan langsung atas terjadinya operasi yang baik pada sarana pengolahan air limbah. Senyawa utama yang berbau adalah hidrogen sulfida, senyawa – senyawa lain seperti indol skatol, cadaverin dan mercaptan yang terbentuk pada kondisi anaerobik dan menyebabkan bau yang sangat merangsang dari pada bau hidrogen sulfida. Suhu air limbah biasanya lebih tinggi dari pada air bersih karena adanya tambahan air hangat dari pemakaian perkotaan. Suhu air limbah biasanya bervariasi dari musim ke musim, dan juga tergantung pada letak geografisnya.
Universitas Sumatera Utara
2.2.2 Ciri – ciri kimia Selain pengukuran BOD, COD dan TOC pengujian kimia yang utama adalah yang bersangkutan dengan Amonia bebas, Nitrogen organik, Nitrit, Nitrat, Fosfor organik dan Fosfor anorganik. Nitrogen dan fosfor sangat penting karena kedua nutrien ini telah sangat umum diidentifikasikan sebagai bahan untuk pertumbuhan gulma air. Pengujian – pengujian lain seperti Klorida, Sulfat, pH serta alkalinitas diperlukan untuk mengkaji dapat tidaknya air limbah yang sudah diolah dipakai kembali serta untuk mengendalikan berbagai proses pengolahan. (Linsley.K.R. 1995) 2.3. Jenis limbah Berdasarkan karakteristiknya, limbah dapat digolongkan menjadi 4 macam, yaitu : 1. Limbah cair 2. Limbah padat 3. Limbah gas dan partikel 4. Limbah B3 (Bahan Berbahaya dan Beracun) 2.3.1. Limbah cair Limbah cair adalah sisa dari suatu hasil usaha atau kegiatan yang berwujud cair (PP 82 thn 2001). 2.3.2. Limbah padat Limbah padat berasal dari kegiatan industri dan domestik. Limbah domestik pada umumnya berbentuk limbah padat rumah tangga, limbah padat kegiatan
Universitas Sumatera Utara
perdagangan, perkantoran, peternakan, pertanian serta dari tempat-tempat umum. Jenis-jenis limbah padat: kertas, kayu, kain, karet/kulit tiruan, plastik, metal, gelas/kaca, organik, bakteri, kulit telur, dll 2.3.4. Limbah gas dan partikel Polusi udara adalah tercemarnya udara oleh berberapa partikulat zat (limbah) yang mengandung partikel (asap dan jelaga), hidrokarbon, sulfur dioksida, nitrogen oksida, ozon (asap kabut fotokimiawi), karbon monoksida dan timah. 2.3.5. Limbah B3 (Bahan Berbahaya dan Beracun) Suatu limbah digolongkan sebagai limbah B3 bila mengandung bahan berbahaya atau beracun yang sifat dan konsentrasinya, baik langsung maupun tidak langsung, dapat merusak atau mencemarkan lingkungan hidup atau membahayakan kesehatan manusia.Yang termasuk limbah B3 antara lain adalah bahan baku yang berbahaya dan beracun yang tidak digunakan lagi karena rusak, sisa kemasan, tumpahan, sisa proses, dan oli bekas kapal yang memerlukan penanganan dan pengolahan khusus. Bahan-bahan ini termasuk limbah B3 bila memiliki salah satu atau lebih karakteristik berikut: mudah meledak, mudah terbakar, bersifat reaktif, beracun, menyebabkan infeksi, bersifat korosif, dan lain-lain, yang bila diuji dengan toksikologi dapat diketahui termasuk limbah B3.
Berdasarkan sumbernya, limbah B3 dapat diklasifikasikan menjadi: •
Primary sludge, yaitu limbah yang berasal dari tangki sedimentasi pada pemisahan awal dan banyak mengandung biomassa senyawa organik yang stabil dan mudah menguap
Universitas Sumatera Utara
•
Chemical sludge, yaitu limbah yang dihasilkan dari proses koagulasi dan flokulasi
•
Excess activated sludge, yaitu limbah yang berasal dari proses pengolahan dengan lumpur aktif sehingga banyak mengandung padatan organik berupa lumpur dari hasil proses tersebut.
•
Digested sludge, yaitu limbah yang berasal dari pengolahan biologi dengan digested aerobic maupun anaerobic di mana padatan/lumpur yang dihasilkan cukup stabil dan banyak mengandung padatan organik.
Macam Limbah Beracun •
Limbah mudah meledak adalah limbah yang melalui reaksi kimia dapat menghasilkan gas dengan suhu dan tekanan tinggi yang dengan cepat dapat merusak lingkungan.
•
Limbah mudah terbakar adalah limbah yang bila berdekatan dengan api, percikan api, gesekan atau sumber nyala lain akan mudah menyala atau terbakar dan bila telah menyala akan terus terbakar hebat dalam waktu lama.
•
Limbah reaktif adalah limbah yang menyebabkan kebakaran karena melepaskan atau menerima oksigen atau limbah organik peroksida yang tidak stabil dalam suhu tinggi.
•
Limbah beracun adalah limbah yang mengandung racun yang berbahaya bagi manusia dan lingkungan. Limbah B3 dapat menimbulkan kematian atau sakit bila masuk ke dalam tubuh melalui pernapasan, kulit atau mulut.
Universitas Sumatera Utara
•
Limbah yang menyebabkan infeksi adalah limbah laboratorium yang terinfeksi penyakit atau limbah yang mengandung kuman penyakit, seperti bagian tubuh manusia yang diamputasi dan cairan tubuh manusia yang terkena infeksi.
Limbah yang bersifat korosif adalah limbah yang menyebabkan iritasi pada kulit atau mengkorosikan baja, yaitu memiliki pH sama atau kurang dari 2,0 untuk limbah yang bersifat asam dan lebih besar dari 12,5 untuk yang bersifat basa. (http://educorolla8.blogspot.com)
2.4. Volume Limbah
Semakin besar volume limbah, pada umumnya, bahan pencemarnya semakin banyak. Hubungan ini biasanya terjadi secara linier. Oleh sebab itu dalam pengendalian limbah sering juga diupayakan pengurangan volume limbah. Kaitan antara volume limbah dengan volume badan penerima juga sering digunakan sebagai indikasi pencemaran. Perbandingan yang mencolok jumlahnya antara volume limbah dan volume penerima limbah juga menjadi ukuran tingkat pencemaran yang ditimbulkan terhadap lingkungan. Misalnya limbah sebanyak 100 m3 air per 8 jam mempunyai konsentrasi plumbum 4 mg/hari dialirkan ke suatu sungai. Yang mempunyai debit 8.000 m3 perjam. (http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/).
Universitas Sumatera Utara
2.5. Pengolahan Limbah Cair
Secara umum penanganan air limbah dapat dikelompokkan menjadi 2.5.1. Pengolahan Awal/Pendahuluan (Preliminary Treatment) Tujuan utama dari tahap ini adalah usaha untuk melindungi alat-alat yang ada pada instalasi pengolahan air limbah. Pada tahap ini dilakukan penyaringan, penghancuran atau pemisahan air dari partikel-partikel yang dapat merusak alat-alat pengolahan air limba, seperti pasir, kayu, sampah, plastik dan lain-lain. 2.5.2. Pengolahan Primer (Primary Treatment) Tujuan pengolahan yang dilakukan pada tahap ini adalah menghilangkan partikelartikel padat organik dan organik melalui proses fisika, yakni sedimentasi dan flotasi. Sehingga partikel padat akan mengendap (disebut sludge) sedangkan partikel lemak dan minyak akan berada di atas / permukaan (disebut grease). 2.5.3. Pengolahan Sekunder (Secondary Treatment) Pada tahap ini air limbah diberi mikroorganisme dengan tujuan untuk menghancurkan atau menghilangkan material organik yang masih ada pada air limbah. Tiga buah pendekatan yang umum digunakan pada tahap ini adalah fixed film, suspended film dan lagoon system. .2.5.4. Pengolahan Akhir (Final Treatment) Fokus dari pengolahan akhir (Final Treatment) adalah menghilangkan organisme penyebab penyakit yang ada pada air. Hal ini dapat dilakukan dengan cara menambahkan khlorin ataupun dengan menggunakan sinar ultraviolet
Universitas Sumatera Utara
2.5.5. Pengolahan Lanjutan (Advanced Treatment) Pengolahan lanjutan diperlukan untuk membuat komposisi air limbah sesuai dengan yang dikehendaki. Misalnya untuk menghilangkan kandungan fosfor ataupun amonia dari air limbah. (http://aimyaya.com/) Menurut Ehless dan Steel, air limbah adalah cairan buangan yang berasal dari rumah tangga, industry, dan tempat-tempat umum lainnya dan biasanya mengandung bahan-bahan atau zat yang dapat membehayakan kehidupan manusia serta mengganggu kelestarian lingkungan. Air limbah dapat berasal dari berbagai sumber, antara lain: 1. Rumah tangga Contoh: air bekas cucian,air bekas memasak, air bekas mandi, dan sebagainya. 2. Perkotaan Contoh: air limbah dari perkantoran, perdagangan, selokan, dan dari tempattempat ibadah. 3. Industri Contoh: air limbah dari pabrik baja, pabrik tinta, pabrik cat, dan pabrik karet. Industri dan kegiatan lainnya yang mempunyai air buangan yang membentuk limbah cair dalam skala besar harus melakukan penanganan agar tidak berdampak pada lingkungan disekitarnya. Apabila limbah cair tersebut tidak dilakukan pengolahan dan dibuang langsung ke lingkungan umum, sungai, danau, laut akan berdampak pada lingkungan karena jumlah polutan di dalam air menjadi semakin
Universitas Sumatera Utara
tinggi. Pada dasarnya ada dua alternative penanganan yaitu membawa limbah cair ke pusat pengolahan limbah atau memiliki sendiri instalasi pengolahan air limbah (IPAL) proses pengolahan limbah cair pada dasarnya dikelompokkan menjadi tiga tahap yaitu proses pengolahan primer, sekunder, dan tersier. ( Sunu.P., 2001) Air limbah sebelum dilepas kepembuangan akhir harus menjalani pengolahan terlebih dahulu. Untuk dapat melaksanakan pengolahan air limbah yang efektif diperlukan rencana pengelolaan yang baik. Adapun tujuan dari pengelolaan air limbah itu sendiri, antara lain: 1. Mencegah pencemaran pada sumber air rumah tangga. 2. Melindungi hewan dan tanaman yang hidup dalam air. 3. Menghindari pencemaran tanah permukaan. 4. Menghilangkan tempat berkembangbiaknya bibit dan vector penyakit. Sementara itu, sistem pengelolaan air limbah yang diterapkan harus memenuhi persyaratan berikut. 1. Tidak mengakibatkan kontaminasi terhadap sumber-sumber air minum. 2. Tidak mengakibatkan pencemaran air permukaan. 3. Tidak menimbulkan pencemaran pada flora dan fauna yang hidup di air didalam penggunaannya sehari-hari. 4. Tidak dihinggapi oleh vector atau serangga yang menyebabkan penyakit. 5. Tidak terbuka dan harus tertutup. 6. Tidak menimbulkan bau atau aroma tidak sedap. (Chandra.B.2007)
Universitas Sumatera Utara
Pabrik yang secara kontiniu membuang limbah berbeda dengan pabrik yang membuang limbah secara periodik walau konsentrasi pencemar sama, dan jumlah buangan nya pun sama. Pengaruh terhadap lingkungan mengalami perbedaan. Dalam hal sering tidaknya suatu pabrik membuang limbah tergantung terhadap proses pengolahan dalam pabrik. Artinya volume air buangannya tergantung dari volume produksinya. Semakin tinggi produksi semakin tinggi volume limbahnya. Ada pabrik yang dalam periode tertentu jumlah airnya melebihi dari pada kondisi seharihari. Setiap lima hari dalam sebulan volume limbahnya sangat berlebih, kecuali bila pabrik blow down. Atau ada pabrik yang hanya membuang limbah sekali dalam seminggu sedangkan pada hari-hari lainnya tidak. Semakin banyak frekuensi pembuangan limbah, semakin tinggi tingkat pencemaran yang ditimbulkan. Dampak pencemaran limbah terhadap lingkungan harus dilihat dari jenis parameter pencemar dan konsentrasinya dalam air limbah. Dari satu sisi suatu limbah mempunyai parameter tunggal dengan konsentrasi yang relatif tinggi. Disisi lain ada limbah dengan 10 parameter tapi dengan konsentrasi yang juga melewati ambang batas. Persoalannya bukan yang mana lebih baik dari pada yang terburuk, melainkan seharusnya lebih mendapat prioritas. ( Ginting.P.1992) 2.6. Karakter limbah 2.6.1. Domestik Limbah domestic adalah semua buangan yang berasal dari kamar mandi, kakus, dapur, tempat cuci pakaian, cuci peralatan rumah tangga, apotek, rumah sakit, rumah makan dan sebagainya yang secara kuantitatif limbah tadi terdiri dari zat
Universitas Sumatera Utara
organic baik berupa zat padat ataupun cair, bahan berbahaya, dan beracun, garam terlarut, lemah dan bakteri terutama golongan fekal coli, jasad pathogen, dan parasit. 2.6.2. Non domestik Limbah domestic sangat bervariasi, terlebih lebih untuk limbah industri. Limbah pertanian biasanya terdiri atas bahan padat bekas tanaman yang besifat organis, bahan pemberantas hama dan penyakit ( peptisida bahan pupuk yang mengandung nitrogen, fosfor, sulfur, mineral, dan sebagainya. (Sastrawijaya.T.A. 2001). Dalam air buangan terdapat zat organic yang terdiri dari unsure karbon, hydrogen, dan oksigen dengan unsure tambahan yang lain seperti nitrogen, belerang dan lain-lain yang cenderung menyerap oksigen. Bentuk lain untuk mengukur oksigen ini adalah COD. Pengukuran ini diperlukan untuk mengukur kebutuhan oksigen terhadap zat organic yang sukar dihancurkan secara oksidasi. Oleh karena itu dibutuhkan bantuan pereaksi oksidator yang kuat dalam suasana asam. Nilai BOD selalu lebih kecil dari pada nilai COD diukur pada senyawa organic yang dapat diuraikan maupun senyawa organic yang tidak dapat berurai. ( Agusnar.H.2008 ) Laju aliran dan keragaman laju aliran merupakan factor penting dalam rancangan proses. Sejumlah unit dalam kebanyakan system penanganan harus dirancang berdasarkan puncak laju aliran dan memberikan pertimbangan untuk meminimumkan keragaman laju aliran bila mana mungkin. ( Jenie.L.S.1993 )
Universitas Sumatera Utara
2.7. Logam Berat Air sering tercemar oleh berbagai komponen anorganik, diantaranya berbagai jenis logam berat yang berbahaya, yang beberapa diantaranya banyak digunakan dalam skala industri. Industri – industri logam berat tersebut harus mendapatkan pengawasan yang ketat sehingga tidak membahayakan bagi para pekerja maupun lingkungan sekitarnya. Logam berat yang berbahaya dan sering mencemari lingkungan, yang terutama adalah Merkuri (Hg), Timbal (Pb), Arsenik (As), Kadmium (Cd), Kromium (Cr), Nikel (Ni), dan Zink (Zn). Logam-logam berat tersebut diketahui dapat mengumpul dalam tubuh suatu organisme dan tetap tinggal dalam tubuh dalam jangka waktu yang lama sebagai racun yang terakumulasi. ( Kristanto.P. 2002 ) 2.8. Chemical Demand Oxygen (COD) Chemical Oxygen Demand (COD) adalah jumlah oksigen (mg O2) yang dibutuhkan untuk mengoksidasi zat-zat organis yang terdapat dalam 1 ml sampel air, di mana pengoksidasi K2Cr2O7 digunakan sebagai sumber oksigen terlarut. Angka COD merupakan ukuran bagi pencemaran oleh zat-zat organis yang secara alamiah dapat dioksidasi melalui proses mukrobiologi dan mengakibatkan berkurangnya oksigen terlarut di dalam air. (Alaerts.1984) Uji COD adalah suatu pembakaran kimia secara basah dari bahan organik dalam sampel. Larutan asam dikromat digunakan untuk mengoksidasi bahan organik pada suhu tinggi. Berbagai prosedur COD yang menggunakan waktu reaksi dari menit sampai 2 jam dapat digunakan.
Universitas Sumatera Utara
Penggunaan dua katalis perak sulfat dan merkuri sulfat diperlukan masingmasing untuk mengatasi gangguan klorida dan untuk menjamin oksidasi senyawasenyawa organik kuat menjadi teroksidasi. Analisis BOD dan COD dari suatu limbah akan menghasilkan nilai-nilai yang berbeda karena kedua uji mengukur bahan yang berbeda. Nilai-nilai COD selalu lebih tinggi dari nilai BOD. Perbedaan di antara kedua nilai disebabkan oleh banyak faktor seperti bahan kimia yang tahan terhadap oksidasi kimia, seperti lignin ; bahan kimia yang dapat dioksidasi secara kimia dan peka terhadap oksidasi biokimia tetapi tidak dalam uji BOD 5 hari seperti selulosa, lemak berantai panjang atau sel-sel mikroba dan adanya bahan toksik dalam limbah yang akan menggangu uji BOD tetapi tidak uj COD. Walaupun metode COD tidak mampu mengukur limbah yang dioksidasi secara biologik, metode COD mempunyai nilai praktis. Untuk limbah spesifik dan pada fasilitas penanganan limbah spesifik, adalah mungkin untuk memperoleh korelasi yang baik antara nilai COD dan BOD. Perubahan nilai-nilai BOD dan COD suatu limbah akan terjadi selama penanganan. Bahan yang teroksidasi secara biologik akan turun selam penanganan, sedangkan bahan yang tidak teroksidasi secara biologik tetapi teroksidasi secara kimia tidak turun. Bahan yang tidak teroksidasi secara biologik akan terdapat dalam limbah yang belum diberi penanganan dan akan meningkat karena residu massa sel dari respirasi endogenes. Nisbah COD dan BOD akan meningkat dengan stabilnya bahan yang teroksidasi secara biologik.(Jenie.L.S.1993)
Universitas Sumatera Utara
