BAB II TINJAUAN PUSTAKA
A. Air Limbah 1. Definisi Air Limbah Air limbah (waste water) adalah air yang yang tercampur zat-zat padat (dissolved dan suspended) yang berasal dari pembuangan dari kegiatan rumah tamah tangga, pertanian, perdagangan dan industri.11
Salah satu penyebab
terjadinya pencemaran air adalah air limbah yang dibuang tanpa pengolahan kedalam suatu badan air. Menurut Peraturan Pemerintah Rublik Indonesia Nomor 82 tahun 2001, air limbah adalah sisa dari suatu usaha dan suatu kegiatan yang berwujud cair.12
2. Sumber Air Limbah. Limbah cair bersumber dari aktifitas manusia (human source) dan aktifitas alam (natural source) antara lain9 : a. Aktifitas manusia (human source) 1. Air limbah domestik (rumah tangga) adalah semua limbah yang berasal dari kamar mandi, WC, dapur, tempat cuci pakaian, apotik, rumah sakit. Adapun sumber lainnya yang tidak kalah pentingnya adalah daerah perkantoran atau lembaga serta daerah fasilitas rekreasi.4,11 2. Air limbah Industri, air limbah yang berasal dari industri sangat bervariasi tergantung dari jenis dan besar-kecilnya industri, jenis bahan baku yang diolah dan jenis barang/bahan jadi yang dihasilkan serta kebijakan manajemen industri.4,11 b. Aktifitas alam (natural source) 1. Air limbah rembesan dan tambahan, berasal dari air hujan merupakan aktifitas alam yang menghasilkan limbah cair yang disebut air larian (storm water runoff), air hujan yang turun secara cepat akan mengalir masuk ke dalam saluran air hujan, maka air hujan akan digabung dengan saluran air limbah, dengan demikian tambahan yang sangat besar.4,13
3. Komposisi Air Limbah Komposisi air limbah sebagian besar terdiri dari air (99,9 %) dan sisanya terdiri dari partikel-partikel terlarut (dissolved solids) dan tidak terlarut (suspended solids) sebesar 0,1 %. Partikel-partikel padat terdiri zat organik (70 %) dan zat anorganik (30 %). Zat-zat organik terdiri dari protein (65 %), karbohidrat (25 %) dan lemak (10 %). Zat-zat organik tersebut sebagaian besar sedah terurai (degradable) yang merupakan sumber makanan dan media yang baik bagi bakteri dcan mikroorganisme yang lain. Sedangkan zat-zat anorganik terdiri dari grit, salt dan metals (logam berat) yang merupakan bahan pecemar yang penting.11
4. Karakteristik Air Limbah Dalam menentukan karakteristik limbah maka ada tiga jenis sifat yang harus diketahui yaitu 14: a) Sifat fisik a. Warna, air limbah yang baru biasanya berwarna abu-abu. Apabila bahanbahan organik mengalami dekomposisi oleh bakteri, maka DO turun sampai nol dan warna berubah menjadi hitam disebut septic.13 b. Temperatur (suhu), umunya temperatur air limbah lebih tinggi daripada suhu air air minum sebab adanya proses didalam kegiatan industri maupun rumah tangga yang dapat menambah air hangat/panas. Temperatur air limbah dan air, merupakan parameter sangat penting13. c. Zat tersuspensi, bahan padat tersuspensi adalah bahan padat yang dihilangkan pada penyaringan (filtration) melalui media standar halus dengan diameter 1 mikron.9 d. Bau, sifat bau limbah disebabkan karena zat-zat organik yang telah berurai dalam limbah mengeluarkan gas-gas seperti sulfida atau amoniak yang menimbulkan bau tidak enak disebabkan adanya campuran dari nitrogen, sulfur dan fospor yang berasal dari pembusukan protein yang dikandung limbah.14
b) Sifat kimia Karakteristik kimia air limbah ditentukan oleh biochemical oksxygen demand (BOD), chemical oxygen demand (COD) dan logam-logam berat yang terkandung dalam air limbah (misal besi dan magnesium). a. BOD, pemeriksaan BOD dalam limbah didasarkan atas reaksi oksidasi zat-zat organik dengan oksigen dalam air dimana proses tersebut dapat berlangsung karena ada sejumlah bakteri14. b. COD, pengukuran kekuatan limbah dengan COD adalah bentuk lain dari pengukuran kebutuhan oksigen dalam air limbah. Metode ini lebih singkat waktunya dibanding dengan analisa BOD.21 Pengukuran ini menekankan kebutuhan oksigen akan kimia dimana senyawa-senyawa yang diukur adalah bahan-bahan yang tidak dipecah secara biokimia.15 c. pH, air buangan yang mempunyai pH yang tinggi atau rendah mengakibatkan membunuh mikroorganisme air yang diperlukan untuk keperluan biota tertentu.15 d. Logam-logam berat yang terkandung dalam air limbah (misal besi dan magnesium), besi dan magnesium yang teroksidasi dalam air berwarna kecoklatan dan tidak larut mengakibatkan penggunaan sair menjadi terbatas. Kedua macam bahan ini berasal dari larutan batu-batuan seperti pyrite, hematite dan mangan.15 c) Sifat biologis Pemeriksaan biologis didalam air limbah diperlukan untuk memisahkan bakteri-bakteri patogen didalam air limbah. Mikroorganisme yang penting dalam air limbah diklasifikasikan menjadi protista, plants (tumbuhan) dan animals (binatang).11
Tabel 2.1 Klasifikasi mikroorganisme yang ada dalam air limbah No
Kelompok besar
1.
Binatang (animals)
2.
Tumbuhan ( plants)
Anggota
Bertulang belakang (rotifers)
Kerang-kerangan (crustaceans)
Kutu dan larva (worm dan larvae)
Lumut (mosses)
3.
Protista
Pakis/paku (fern)
Bakteri
Ganggang (algae)
Jamur (fungi)
Hewan bersel satu (protozoa)
Sumber : 4
5. Pengaruh Air Limbah Air limbah yang tidak dikelola dengan baik dapat menimbulkan dampak buruk bagi makhluk hidup dan lingkungannya Beberapa dampak tersebut adalah sebagai berikut 11 : 1. Gangguan kesehatan Air limbah dapat mengandung bibit penyakit yang dapat menimbulkan penyakit bawaan air (waterborne disease). Air limbah ada yang hanya berfungsi sebagai media pembawa saja seperti kolera, radang usus, hepatitis infektiosa serta schistosomiasis. Air limbah yang tidak dikelola dengan baik juga dapat menjadi sarang vektor penyakit (misalnya nyamuk, lalat, kecoa dan lain-lain)4, 11 2. Gangguan terhadap lingkungan Air limbah yang di buang langsung ke air permukaan (misalnya sungai dan danau) dapat mengakibatkan pencemaran air permukaan tersebut. Bahan organik yang terdapat dalam air limbah bila dibuang langsung ke sungai dapat menyebabkan penurunan kadar oksigen yang terlarut (Disolved Oxygen) di dalam sungai tersebut. Dengan demikian akan menyebabkan kehidupan di dalam air yang membutuhkan oksigen terganggu dalam hal ini akan mengurangi perkembangannya.. Air buangan (effluen) atau limbah buangan dari pengolahan pangan dengan Biological Oxygen Demand (BOD) tinggi dan mengandung polutan seperti tanah, larutan alkohol, panas dan insektisida. Apabila effluen dibuang langsung ke suatu perairan akibatnya menganggu seluruh keseimbangan ekologik dan bahkan dapat menyebabkan kematian ikan dan biota perairan
lainnya. Air limbah juga dapat merembes ke dalam air tanah, sehingga menyebabkan pencemaran air tanah.11 3. Gangguan terhadap keindahan Dengan semakin banyaknya zat organik yang dibuang oleh perusahaan yang memproduksui bahan organik, maka setiap hari akan dihasilkan air limbah yang berupa bahan-bahan organik dalam jumlah yang sangat besar. Contoh yang sederhana adalah air limbah yang mengandung pigmen warna yang dapat menimbulkan perubahan warna pada badan air penerima. Kadangkadang air limbah dapat juga mengandung bahan-bahan bila terurai menghasilkan gas-gas yang berbau. Bila air limbah jenis ini mencemari badan air maka dapat menimbulkan gangguan keindahan terhadap badan air.4, 11 4. Gangguan terhadap benda Adakalanya air limbah mengandung zat-zat yang dapat dikonversi oleh bakteri anaerobik menjadi gas yang agresif seperti H2S, gas ini dapat mempercepat proses perkaratan pada benda yang terbuat dari besi (misalnya pipa saluran air limbah) dan bangunan kotor lainnya. Dengan cepat rusaknya benda tersebut maka biaya pemeliharaannya akan semakin besar juga, yang berarti akan menimbulkan kerugian material.4, 11
6. Jenis Limbah a. Limbah Padat Limbah padat adalah hasil buangan industri yang berupa padatan, lumpur dan bubur yang berasal dari sisa proses pengolahan.16 b. Limbah Cair Limbah air bersumber dari pabrik yang biasanya banyak menggunakan air dalam proses produksinya. Di samping itu ada pula bahan baku yang mengandung air, sehingga dalam proses pengolahannya air tersebut harus dibuang. Air ikutan dalam proses pengolahan kemudian dibuang, misalnya ketika digunakan untuk mencuci suatu bahan sebelum diproses lanjut, pada
air tersebut ditambahkan bahan kimia tertentu, kemudian diproses dan setelah itu dibuang.16 Limbah cair industri pangan merupakan salah satu sumber pencemaran lingkungan. Jumlah dan karakteristik air limbah industri bervariasi menurut jenis industrinya. Contohnya adalah industri tahu . Industri tahu mengandung banyak bahan organik dan padatan terlarut. Untuk memproduksi 1 ton tahu dihasilkan limbah sebanyak 3.000 - 5.000 liter. Sumber limbah cair pabrik tahu berasal dari proses merendam kedelai serta proses akhir pemisahan jonjot-jonjot tahu. Oleh karena itu limbah cair industri tahu, masih mengandung zat-zat organik misalnya protein, karbohidrat dan lemak. Pada umumnya penanganan limbah cair dari industri ini cukup ditangani dengan sistem bilogis. Tujuan dasar pengolahan limbah cair adalah untuk menghilangkan sebagian besar padatan tersuspensi dan bahan terlarut, kadang-kadang juga untuk penyisihan unsur hara (nutrien) berupa nitrogen dan fosfor.17 c. Limbah gas dan partikel Limbah gas dan partikel merupakan limbah yang banyak dibuang ke udara dan partikulat adalah butiran halus yang mungkin masih terlihat oleh mata telanjang seperti uap air, debu dan kabut.16 B. Pencemaran Lingkungan Pencemaran
lingkungan
adalah
perubahan
lingkungan
yang
tidak
menguntungkan, sebagaian karena tindakan manusia disebabkan perubahan pola penggunaan energi dan materi, tingkatan radiasi, bahan-bahan fisika dan kimia dan jumlah organisme. 18 Menurut Keputusan Menteri Negara Kependudukan dan Lingkungan Hidup No. 02/MENKLH/1988, yang dimaksud dengan pencemaran adalah masuk atau dimasukkannya makhluk hidup, zat, energi dan atau komponen lain ke dalam air/udara dan atau berubahnya tatanan (komposisi) air/udara oleh kegiatan manusia atau proses alam, sehingga kualitas udara/air menjadi kurang atau tidak dapat berfungsi lagi sesuai dengan peruntukannya.16
C. Proses Produksi Tahu dan Sumber Limbah Cair Industri Tahu 1. Proses Produksi Tahu Proses pembuatan tahu, antar lain : pertama kali pemilihan kedelai, perendaman kedelai selama 2 jam, kemudian digiling. Setelah itu dicampur dengan sedikit air. Setelah air merata kemudian direbus kurang lebih 5 menit dengan menggunakan api yang cukup panas. Sesudah itu ditaruh dalam tahang, kemudian diberi cuka tahu sebagai baham penggumpal dan baru dimasukkan ke dalam cetakan (dipres) selama 3 menit guna memberi bentuk tahu. Setelah 3 menit berlalu kemudian dimasukkan ke dalam kotak berukuran sisi 0,5 m × 0,5 cm dengan tinggi 7 cm, pendinginan dan pemotongan kemudian siap dipasarkan. Sumber limbah cair pabrik tahu berasal dari proses merendam kedelai serta proses pemisahan jonjot-jonjot tahu sampai proses pengepresan juga menghasilkan air limbah.19
Kedelai, air
Perendaman dan pencucian bahan
Air bekas cucian
Air
Penggilingan dan penyaringan
Ampas
Bahan kimia (cuka tahu)
Pencetakan
Tahu, Air limbah
Gambar 2.1Skema Proses pembuatan tahu Sumber : 19
2. Karakteristik Limbah Industri Tahu 1) Temperatur Temperatur air limbah industri tahu biasanya lebih tinggi dari temperatur normal di badan air. Hal ini dikarenakan dalam proses pembuatan tahu selalu dalam temperatur panas baik pada saat penggumpalan atau pada saat menyaring yaitu pada suhu 60-80 0C.6 Pencucian yang menggunaka air dingin selama proses berjalan tidak mampu menurunkan suhu limbah tersebut. Limbah panas yang dikeluarkan adalah sisa air susu tahu yang tidak tergumpal menjadi tahu, biasanya berwarna kuning muda dan apabila terendam dalam satu hari akan berasa asam (kecut).6 2) Warna Warna air limbah transparan sampai kuning muda dan disertai adanya suspensi warna putih. Zat terlarut dan tersuspensi yang mengalami penguraian biologi maupun kimia akan berubah warna. Hal ini merupakan proses yang paling merugikan, karena adanya proses dimana kadar oksigen di dalam air limbah menjadi nol maka air limbah berubah menjadi warna hitam dan busuk.6 3) Bau Bau air limbah industri tahu dikarenakan proses pemecahan protein oleh mikroba alam. Bau sungai atau saluran menyengat atau apabila di saluran tersebut sudah berubah anaerob. Bau tersebut adalah terpecahnya penyusun dari protein dan karbohidrat sehingga timbul bau busuk dari gas H2S.6 4) Kekeruhan Padatan yang terlarut dan tersuspensi dalam air limbah industri tahu menyebabkan air keruh. Zat yang menyebabkan air keruh adalah zat organik yang tersuspensi dari tahu atau kedelai yang tercecer atau zat orgaik terlarut yang sudah terpecah sehingga air limbah berubah seperti emulsi keruh.6 5) Biological Oxygen Demand ( BOD) Padatan yang terdapat dalam air limbah terdiri dari zat organik dan zat anorganik. Zat organik tersebut misalnya protein, karbohidrat dan lemak. Protein dan karbohidrat biasanya lebih mudah terpecah secara proses biologi
menghasilkan amoniak, sulfide dan asam-asam lainnya, sedangkan lemak lebih stabil terhadap kerusakan biologi, namun apabila ada asam mineral dapat menguraikan asam lemak menjadi glyserol. Pada limbah tahu adanya lemak ditandai banyaknya zat-zat terapung berbentuk skum.6 6) Chemical Oxygen Demand (COD) Parameter ini dalam air limbah menunjukkan juga zat organik terutama zat organik non biodegradasi selain itu zat dapat dioksidasi oleh bahan kimia dalam asam, misalnya SO3 (Sulfit), NO2 (nitrit) kadar tinggi dan zat-zat reduktor lainnya. Besarnya angka COD biasanya lebih besar dari BOD, biasanya 2 sampai 3 kali besarnya BOD.6
7) pH pH dalam limbah sangat dipengaruhi oleh kegiatan mikroba dalam pemecahan bahan organik. Air limbah cenderung asam dan pada keadaan asam ini terlepas zat-zat yang mudah menjadi gas.6 D. Pengolahan Air Limbah 1.
Tujuan Pengolahan Air Limbah Tujuan pengolahan air limbah, antara lain : untuk mengurai kandungan bahan pencemar di dalam air terutama senyawa organik, padatan tersuspensi, mikroba patogen dan senyawa organik yang tidak dapat diuraikan oleh mikroorganisme yang terdapat di alam.20
2.
Klasifikasi Pengolahan Air Limbah Berbagai teknik pengolahan air buangan untuk menyisihkan bahan polutannya telah dicoba dan dikembangkan selama ini. Teknik-teknik pengolahan air buangan yang telah dikembangkan tersebut secara umum terbagi menjadi 3 metode pengolahan : pengolahan secara fisika, pengolahan secara kimia dan pengolahan secara biologi. Untuk suatu jenis
air buangan tertentu, ketiga metode pengolahan tersebut dapat diaplikasikan secara sendiri-sendiri atau secara kombinasi.21 1. Pengolahan Limbah Secara Fisika Pada umumnya, sebelum dilakukan pengolahan lanjutan terhadap air buangan, diinginkan agar bahan-bahan tersuspensi berukuran besar dan yang mudah mengendap atau bahan-bahan yang terapung disisihkan terlebih dahulu. Penyaringan (screening) merupakan cara yang efisien dan murah untuk menyisihkan bahan tersuspensi yang berukuran besar. Bahan tersuspensi yang mudah mengendap dapat disisihkan secara mudah dengan proses pengendapan. Parameter desain yang utama untuk proses pengendapan ini adalah kecepatan mengendap partikel dan waktu detensi hidrolis di dalam bak pengendap.21 2. Pengolahan Limbah Secara Kimia Pengolahan air buangan secara kimia biasanya dilakukan untuk menghilangkan partikel-partikel yang tidak mudah mengendap (koloid), logam-logam berat, senyawa fosfor, dan zat organik beracun; dengan membubuhkan bahan kimia tertentu yang diperlukan. Penyisihan bahanbahan tersebut pada prinsipnya berlangsung melalui perubahan sifat bahan-bahan tersebut, yaitu dari tak dapat diendapkan menjadi mudah diendapkan (flokulasi-koagulasi), baik dengan atau tanpa reaksi oksidasi-reduksi, dan juga berlangsung sebagai hasil reaksi oksidasi.21 3. Pengolahan Limbah Secara Biologi Semua air buangan yang biodegradable dapat diolah secara biologi. Sebagai pengolahan sekunder, pengolahan secara biologi dipandang sebagai pengolahan yang paling murah dan efisien. Dalam beberapa dasawarsa telah berkembang berbagai metode pengolahan biologi dengan segala modifikasinya.21 Pengolahan limbah secara biologis adalah proses dengan mengikutsertakan aktivitas dan kemampuan mikroba. limbah cair, secara biologis dapat dikelompokkan menjadi : 1. Suspended Growth Processes
Suspended Growth Processes adalah proses berdasarkan teknik pengendalian mikroorganisme dalam media yang digunakan, pengolahan pengolahan dengan memanfaatkan mikroorganisme pengurai zat organik yang tersuspensi dalam limbah cair yang akan diolah. Yang termasuk dalam kelompok ini antara lain: proses lumpur aktif (activated slude processes) dan kolam stabilisasi atau oksidasi (waste stabilization ponds).8 2. Attached Growth Processes Attached
Growth
Processes
adalah
pengolahan
yang
memanfaatkan mikroorganisme yang menempel pada media yang membentuk lapisan film untuk menguraikan zat organik. Proses ini sering disebut dengan fix bed. Influen akan melakukan kontak dengan media ini sehingga terjadi proses biokimia. Akibatnya, bahan organik yang ada pada limbah cair tersebut dapat diturunkan kandungannya. Beberapa teknik pengolahan limbah cair yang termasuk dalam kelompok ini antara lain saringan tetes (trickling filter).8
3. Tahapan DalamPengolahan Air Limbah Pengolahan air limbah tersebut dapat dibagi menjadi 5 (lima) tahap: 1. Pengolahan Tahap Awal (Pretreatment) Tahap pengolahan ini melibatkan proses fisik yang bertujuan untuk menghilangkan padatan tersuspensi dan minyak dalam aliran air limbah. Beberapa proses pengolahan yang berlangsung pada tahap ini ialah screen and grit removal, equalization and storage serta oil separation. 2. Pengolahan Tahap Pertama (Primary Treatment) Pada dasarnya, pengolahan tahap pertama ini masih memiliki tujuan yang sama dengan pengolahan awal. Letak perbedaannya ialah pada proses yang berlangsung. Proses yang terjadi pada pengolahan tahap pertama ialah
neutralization, chemical addition and coagulation, flotation, sedimentation, dan filtration. 3. Pengolahan Tahap Kedua (Secondary Treatment) Pengolahan tahap kedua dirancang untuk menghilangkan zat-zat terlarut dari air limbah yang tidak dapat dihilangkan dengan proses fisik biasa. Peralatan pengolahan yang umum digunakan pada pengolahan tahap ini ialah activated sludge, anaerobic lagoon, tricking filter, aerated lagoon, stabilization basin, rotating biological contactor serta anaerobic contactor and filter. 4. Pengolahan Tahap Ketiga (Tertiary Treatment) Proses-proses yang terlibat dalam pengolahan air limbah tahap ketiga ialah coagulation and sedimentation, filtration, carbon adsorption, ion exchange, membrane separation, serta thickening gravity or flotation. 5. Pengolahan Lumpur (Sludge Treatment) Lumpur yang terbentuk sebagai hasil keempat tahap pengolahan sebelumnya kemudian diolah kembali melalui proses digestion or wet combustion, pressure filtration, vacuum filtration, centrifugation, lagooning or drying bed, incineration, atau landfill. 22
Pretreatment Meliputi : screen and grit removal, . equalization and storage serta oil separation.
Primary Treatment Meliputi : neutralization chemical addition and coagulation flotation, sedimentation, dan filtration.
Secondary Treatment Meliputi : cactivated sludge anaerobic lagoon, tricking filter, aerated lagoon, stabilization basin, rotating biological contactor serta anaerobic contactor and filter.
Sludge Treatment Meliputi : digestion or wet combustion, pressure filtration, vacuum filtration, centrifugation, lagooning or drying bed, incineration, atau landfill.
Tertiary Treatment Meliputi coagulation and sedimentation, filtration, carbon adsorption, ion exchange, membrane separation, serta thickening gravity or flotation.
Gambar 2.2 Skema dalam tahap pengolahan limbah cair Sumber: 22
E. Trickling Filter 1.
Pengertian Trickling Filter Trickling filter adalah salah satu pengolahan air limbah biologis yang dapat menurunkan kandungan senyawa organik dan dapat menurunkan kadar BOD23. Trickling filter merupakan salah satu aplikasi pengolahan air limbah dengan memanfaatkan teknologi biofilm. Trickling filter ini terdiri dari bak dengan media fermiabel untuk pertumbuhan mikroorganisme.9 Kegunaan dari trickling filter adalah untuk mengolah air limbah dengan mekanisme air yang jatuh mengalir perlahan-lahan melalui lapisan media untuk kemudian tersaring.1 Sistem pengolahan pada trickling fiter terdiri dari suatu bak atau bejana dengan media permiabel untuk pertumbuhan mikroorganisme9. Bentuk bejana biasanya bundar luas dengan diameter 6-60 m, dindingnya biasanya terbuat dari beton atau bahan lain tetapi tidak perlu kedap air. Di sepanjang dinding diberi ventilasi dengan maksud agar terjadi pertukaran udara secara baik sehingga proses biologis aerobik dapat berlangsung dengan baik. Pada beberapa trickling filter, media disusun tanpa dinding jadi tidak diperlukan ventilasi tetapi konstruksi seperti ini kurang baik.1
2.
Media Trickling Filter Bahan untuk media trickling filter harus kuat, keras, tahan tekanan, tahan lama, tidak mudah berubah dan mempunyai luas permukaan per unit volume yang tinggi. Bahan yang biasa digunakan adalah kerikil, batu kali, antrasit, batu bara dan sebagainya. Diameter media trackling filter biasanya antara 2,5-7,5 cm. Sebaiknya dihindari penggunaan media dengan diameter terlalu kecil karena akan memperbesar kemungkinan penyumbatan. Makin luas permukaan media, maka makin banyak pula mikroorganisme yang hidup diatasnya. Ketebalan media
trickling filter minimun 1 meter dan maksimum 3-4 meter. Makin tinggi ketebalan media, maka akan makin besar pula total luas permukaan yang ditumbuhi mikroorganisme sehingga makin banyak pula mikroorganisme yang tumbuh menempel diatasnya.1
3.
Faktor-faktor yang berpengaruh pada efisiensi penggunaan trickling filter Agar fungsi trickling filter dapat berjalan secara baik, diperlukan persyaratan-persyaratan, meliputi : 1. Persyaratan abiotis, yaitu a. Jenis media Bahan untuk media trickling filter harus kuat, keras, tahan tekanan, tahan lama, tidak mudah berubah dan mempunyai luas permukaan per unit volume yang tinggi. Bahan yang biasa digunakan adalah kerikil, batu kali, antrasit, batu bara dan sebagainya. Akhir-akhir ini telah digunakan media plastik yang dirancang sedemikian rupa sehingga menghasilkan panas yang tinggi.10 b. Ketebalan media Ketebalan media trickling filter minimun 1 meter dan maksimum 3-4 meter. Makin tinggi ketebalan media, maka akan makin besar pula total luas permukaan yang ditumbuhi mikroorganisme sehingga makin banyak pula mikroorganisme yang tumbuh menempel diatasnya.10 c. Lama waktu tinggal Diperlukan lama waktu tinggal yang disebut dengan masa pengkondisian atau pendewasaan agar mikroorganisme yang tumbuh diatasnya permukaan media telah tumbuh cukup memadai untuk terselenggaranya proses yang diharapkan. Masa pengkondisian atau pendewasaan yang diperlukan berkisar antara 2-6 minggu. Lama waktu tinggal ini dimaksudkan agar mikroorganisme dapat menguraikan bahan-bahan organik dan tumbuh dipermukaan media trickling filter membentuk lapisan biofilm atau lapisan berlendir. Penelitian yang dilakukan oleh Arum Siwiendrayanti (2004), pertumbuhan mikroorganisme pada media
batu kali mulai terbentuk lapisan biofilm pada hari ke-3 masa pengkondisian.10 d. pH Pertumbuhan mikroorganisme khususnya bakteri, dipengaruhi oleh nilai pH. Agar pertumbuhan baik, diusahakan nilai pH mendekati keadaan netral. Nilai pH antara 4 - 9,5 dengan nilai pH yang optimum 6,5-7,5 merupakan lingkungan yang sesuai.4 e. Karakteristik air buangan Air buangan yang diolah dengan trickling filter terlebih dahulu diendapkan,
karena
pengendapan
dimasudkan
untuk
mencegah
penyumbatan pada distributor dan media filter.4 f. Temperatur Suhu mempengaruhi kecepatan reaksi dari suatu proses biologis.4 g. Aerasi Agar aerasi berlangsung dengan baik, media trickling filter harus disusun sedemikian rupa sehingga memungkinkan masuknya udara ke dalam sistem trickling filter tersebut. Keterbatasan udara dalam hal ini adalah oksigen
sangat
berpengaruh
terhadap
proses
penguraian
oleh
mikroorganisme.1 Aerasi juga dapat dilakukan dengan distributor berputar. Air limbah dikeluarkan di atas penyaringan menetes oleh saringan distributor berputar sehingga aerasi cairan berlangsung sebelum kontak dengan media.25 h. Diameter media Diameter media trickling filter biasanya antara 2,5 – 7,5 cm. Sebaiknya dihindari penggunaan media dengan diameter terlalu kecil karena akan memperbesar kemungkinan penyumbatan. Makin luas permukaan media, maka makin banyak pula mikroorganisme yang hidup diatasnya.1
2. Persyaratan biotis, yaitu a. Bentuk, sifat dan jumlah mikroorganisme di dalam sistem filter. b. Asosiasi kehidupan di dalamnya.4
F. Filtrasi Biologis Filter biologi (Filtrasi Biologis) adalah filter yang bekerja dengan bantuan jasadjasad renik, khususnya bakteri dari golongan pengurai amonia. Untuk itu, agar jasad-jasad renik tersebut dapat hidup dengan baik di dalam filter dan melakukan fungsinya dengan optimal diperlukan media dan lingkungan yang sesuai bagi pertumbuhan dan perkembangan jasad-jasad renik tersebut.
Bakteri memegang
peranan utama dalam filter biologi, yaitu bakteri Nitrosomonas sp dan bakteri Nitrobacter
sp. Nitrosomnas
berperan
mengoksidasi
amonia menjadi
nitrit,
sedangkan Nitrobacter berperan mengoksidasi nitrit menjadi nitrat. Nitrosomonas dan Nirobacter hidup dengan melekatkan diri pada benda padat.24
B. Biochemical Oxygen Demand (BOD) BOD adalah banyaknya oksigen dalam ppm atau milligram/liter (mg/l) yang diperlukan untuk menguraikan benda organik oleh bakteri pada suhu 20oC selama 5 hari. BOD hanya menggambarkan kebutuhan oksigen untuk menguraikan bahan organik yang dapat dikomposisikan secara biologis (biodegradable).12 Nilai BOD yang menunjukkan jumlah oksigen yang dikonsumsi dapat diketahui dengan menghitung selisih konsentrasi oksigen terlarut sebelum dan sesudah inkubasi. Pengukuran selama 5 hari pada suhu 200C ini hanya mengandung sebanyak 68 % bahan organik yang teroksidasi.2 Jika konsumsi oksigen tinggi yang ditunjukkan dengan semakin kecilnya sisa oksigen terlarut, maka kandungan bahan-bahan buangan yang membutuhkan oksigen tinggi.2 Peristiwa penguraian bahan buangan organik melalui proses oksidasi oleh mikroorganisme di dalam air lingkungan adalah proses alamiah yang mudah terjadi apabila air lingkungan mangandung oksigen yang cukup.15,25 Pengujian BOD adalah salah satu metode analisis yang paling banyak digunakan dalam penanganan limbah dan pengendalian polusi. Pengujian ini mencoba menentukan kekuatan polusi dari suatu limbah dalam pengertian kebutuhan mikroba akan oksigen dan merupakan ukuran tak langsung dari bahan organik dalam limbah.26 C. Kerangka Teori
Proses Industri tahu
Air limbah industri tahu
Karakteristik air limbah tahu : - Temperatur - BOD - Warna - COD - Bau - pH - Kekeruhan
a. b. c. d. e. f. g.
BOD tinggi (melebihi baku mutu)
h. i. j.
Jenis media Ketebalan media Lama waktu tinggal pH Karakteristik air buangan Temperatur Bentuk, sifat dan jumlah mikroorganisme. Asosiasi kehidupan di dalam trickling filter Diameter media Aerasi
Pengolahan limbah
Fisik
Biologi
Kimia
Trickling filter
Penurunan kadar BOD air limbah tahu
Gambar 2.3 Kerangka Teori Sumber : Modifikasi 1, 4, 6, 7, 17
D. Kerangka Konsep Variabel Bebas : Ketebalan media Trickling Filter
Variabel Terikat : Kadar BOD air limbah industri tahu
Variabel Pengganggu : a. pH** b. Karakteristik air buangan** c. Temperatur** d. Bentuk, sifat dan jumlah mikroorganisme*. e. Asosiasi kehidupan di dalam trickling filter* f. Aerasi# g. Lama waktu tinggal# s Gambar 2.4 Kerangka Konsep
Keterangan : * yang tidak diteliti. ** diukur # disamakan
E.
Hipotesis 1. Ada perbedaan kadar BOD air limbah tahu sebelum dan sesudah melewati trickling filter dengan ketebalan media 80 cm. 2. Ada perbedaan kadar BOD air limbah tahu sebelum dan sesudah melewati trickling filter dengan ketebalan media 100 cm. 3. Ada perbedaan penurunan kadar BOD air limbah tahu sesudah melewati trickling filter dengan ketebalan media 80 cm dengan ketebalan media100 cm.
