BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Air limbah merupakan permasalahan yang selalu muncul di dalam kehidupan sehari-hari. Yang dimaksud air limbah adalah air sisa buangan baik dari kegiatan permukiman, perdagangan, perkantoran, perindustrian dan lainnya. Biasanya mengandung bahan-bahan atau zat-zat yang tidak baik untuk kesehatan dan merusak lingkungan. Volume air limbah yang ada termasuk banyak karena kurang lebih 80% dari air yang digunakan dalam kegiatan sehari-hari manusia dibuang dalam bentuk air yang sudah tercemar. Air yang sudah tercemar tersebut kemudian akan kembali ke sungai dan air laut yang pada akhirnya akan digunakan lagi oleh manusia. Oleh karena itu, air buangan tersebut perlu dikelola dan diolah terlebih dahulu sebelum dibuang ke lingkungan. Pengolahan limbah pada umumnya dilakukan dalam beberapa tahapan. Tahapan pertama melibatkan proses fisik yang bertujuan untuk menghilangkan padatan tersuspensi dan minyak dari aliran air limbah. Pengolahan tahap kedua dirancang untuk menghilangkan zat-zat terlarut dalam air limbah yang tidak dapat dihilangkan dalam proses fisik biasa. Tahap ketiga merupakan pegolahan yang dilakukan untuk menghilangkan kontaminan tertentu yang tidak dapat dihilangkan pada pengolahan tahap pertama dan kedua (Setiadi, 2008). Dalam pengolahan air limbah diharapkan pada tahapan kedua sudah terjadi pengurangan bahan-bahan dan zat-zat pencemar sekitar 80-90%. Tahapan
1
kedua ini biasanya dilakukan proses pengolahan limbah secara biologis. Dimana pada proses ini diperlukan bantuan mikroorganisme untuk menguraikan bahanbahan atau zat-zat organik yang terkandung dalam air limbah. Pengolahan limbah biologis dibedakan menjadi dua yaitu biakan tersuspensi dan biakan terlekat. Biakan tersuspensi merupakan proses pengolahan limbah dimana mikroorganisme yang digunakan tersuspensi dalam air limbah, sedangkan biakan terlekat yaitu mikro-organisme dibiakkan pada suatu media sehingga melekat pada permukaan media. Proses ini sering juga disebut dengan proses film mikrobiologis atau bio film (Nugroho, 2013). Ditinjau dari segi lingkungan dimana proses penguraian secara biologis berlangsung, proses ini dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu: proses aerob, yang berlangsung dengan hadirnya oksigen; proses anaerob, yang berlangsung tanpa adanya oksigen. Oksigen yang dibutuhkan pada penguraian limbah secara biologis aerob disediakan dengan menggunakan sistem aerasi. Peranan aerasi pada proses pengolahan limbah tidak terbatas hanya untuk proses degradasi biologis bahan organik saja, namun tambahan oksigen yang ada juga memiliki peranan penting dalam menghilangkan beberapa zat kimia dengan terjadinya proses oksidasi langsung. Proses oksidasi dapat menghilangkan senyawa organik yang resistan terhadap pengolahan biologis (Evans and Furlong, 1988). Salah
satu
teknologi
sistem
aerasi
yang
sedang
marak
untuk
dikembangkan yaitu microbubble generator (MBG). MBG merupakan alat yang digunakan untuk menghasilkan gelembung-gelembung berukuran mikro meter.
2
Gelembung berukuran mikro ini mempunyai beberapa karateristik antara lain memiliki kelarutan yang tinggi di dalam air. Dengan karakteristik yang dimiliki oleh MBG tersebut, alat ini bisa dimanfaatkan dalam pengolahan air bersih dan air limbah. MBG mempunyai kemampuan penjernihan yang baik dan konstruksi yang sederhana. Pada pengolahan limbah biologis aerob, 50-60% dari energi yang digunakan pada unit proses dikonsumsi oleh sistem aerasi. Oleh karena itu, perancang instalasi bertanggung jawab untuk memilih sistem yang akan memenuhi kebutuhan oksigen yang disyaratkan dengan biaya serendah mungkin (United States Environmental Protection Agency, 1999). Dengan demikian pada penelitian ini akan melihat efisiensi pengolahan limbah biologis dengan menggunakan MBG sebagai aerator dan juga akan mengevaluasi aspek ekonomis dari penggunaan alat tersebut. 1.2 Perumusan masalah MBG merupakan teknologi baru yang memiliki beberapa kelebihan yang bisa dimanfaatkan sebagai pengganti aerator yang biasa dalam pengolahan limbah biologis aerob. Namun di Indonesia MBG masih belum digunakan dalam pengolahan limbah biologis aerob karena sedikitnya informasi mengenai teknologi ini. Sehingga dalam penelitian ini akan membahas berbagai permasalahan berikut : a. Bagaimana efisiensi dan efektivitas MBG dalam pengolahan limbah? b. Bagaimana kelayakan ekonomi MBG?
3
1.3 Tujuan penelitian Penelitian ini bertujuan sebagai berikut : a. Mengetahui jumlah MBG yang dibutuhkan untuk volume kolam aerasi yang sudah ditentukan; b. Mengetahui konsumsi energi pada proses kerja MBG dalam kolam aerasi; c. Mengetahui biaya yang dibutuhkan sistem aerasi menggunakan MBG. 1.4 Batasan masalah Batasan-batasan permasalahan pada penelitian ini antara lain : a. Penelitian dilakukan pada laboratorium mekanika fluida teknik mesin, menggunakan microbubble generator tipe orifice dengan pipa porous dan penelitian hanya sebatas pada pengambilan nilai oksigen terlarut (DO) saja. b. Udara yang disedot berasal dari lingkungan dengan suhu ruangan dan tekanan 1 atm, volume kolam 100 cm x 100 cm x 40 cm. c. Hanya akan dilakukan perhitungan biaya yang diperlukan untuk volume yang sudah ditentukan. 1.5 Manfaat penelitian Penelitian ini diharapkan dapat dimanfaatkan sebagai berikut : a. Sebagai referensi untuk pengoptimalan pemanfaatan MBG pada proses pengolahan limbah biologis aerob. b. Sebagai bentuk kontribusi dalam media pembelajaran pengolahan limbah cair.
4
1.6 Keaslian penelitian Penelitian mengenai microbubble generator pernah dilakukan oleh beberapa orang diantaranya oleh Sadatomi et al. (2005) yang meneliti tentang efisiensi dari bubble generation, laju suction udara, hydraulic power, dan pengecekan oksigen terlarut dengan mengganti laju alir air dari MBG tipe spherical body yang dikembangkan. Pada penelitian tersebut menemukan rasio diameter optimum spherical
body
terhadap
pipa;
mengkonfirmasi
bahwa
generator
yang
dikembangkan mampu menghasilkan microbubble dengan laju konsumsi energi yang lebih rendah sekitar 40W; meningkatkan oksigen terlarut secara efektif. Sadatomi et al. (2006) mengusulkan model untuk memprediksi kinerja MBG seperti laju alir udara dan tekanan inlet pada laju alir yang berbeda dan pada kedalaman tertentu. Data hasil validasi tes model tersebut dibandingkan dengan data eksperimen. Dari hasil perbandingan tersebut dapat diklarifikasi kalau model bisa memprediksi data dengan baik. Terasaka et al. (2011) melakukan penelitian yang berhubungan dengan pengembangan microbubble aerator untuk pengolahan air limbah dengan proses lumpur aktif aerobik. Pada penelitian ini Terasaka et al. membandingkan tujuh jenis distributor gas untuk meneliti performa absorbsi oksigen dalam air. Microbubble generator memiliki laju transfer oksigen yang lebih baik daripada distributor gas lainnya, terutama microbubble generator tipe aliran air spiral. Kebaruan penelitian ini dibandingkan dengan yang sebelumnya adalah pada analisis efektivitas aplikasi MBG pada pengolahan air limbah cair secara
5
aerob. Sejauh penulusuran pustaka yang dilakukan, topik ini belum pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain secara mendalam.
6
