Limbah Cair (Pengertian, Jenis, Parameter, Sistem dan Teknologi Pengolahan)

Menurut Peraturan Pemerintah Republik Indonesia No. 82 tahun 2001, tentang pengelolaan kualitas air dan pengendalian pencemaran air, pengertian limbah adalah sisa dari suatu usaha dan atau kegiatan manusia baik berupa padat, cair ataupun gas yang dipandang sudah tidak layak dan tidak memiliki nilai ekonomis sehingga cenderung untuk dibuang.

Limbah cair adalah cairan buangan yang berasal dari rumah tangga, perdagangan, perkantoran, industri maupun tempat-tempat umum lainnya yang biasanya mengandung bahan-bahan atau zat-zat yang dapat membahayakan kesehatan atau kehidupan manusia serta mengganggu kelestarian lingkungan hidup. Limbah cair terdiri dari bahan kimia organik dan anorganik dengan konsentrasi dan kuantitas tertentu, limbah dapat berdampak negatif terhadap lingkungan, terutama bagi kesehatan manusia, sehingga perlu dilakukan penanganan terhadap limbah.

Indikasi pencemaran oleh limbah cair dapat diketahui melalui pengamatan secara visual maupun pengujian. Perubahan yang paling umum terjadi adalah perubahan pH (derajat keasaman). Air secara normal memiliki pH dengan kisaran 6,5 - 7,5 pH apabila tidak memenuhi baku mutu dapat mengubah kualitas air dan mengganggu keberlangsungan hidup organisme di dalamnya. Kemudian, air dapat diindikasikan tercemar apabila terjadi perubahan warna, bau dan rasa. Selain itu, indikasi pencemaran air dapat dapat dilihat dari timbulnya endapan, koloid dan bahan terlarut dalam bentuk padatan (Wardana, 1999).

Pengolahan limbah adalah usaha untuk mengurangi atau menstabilkan zat-zat pencemar sehingga saat dibuang tidak membahayakan lingkungan dan kesehatan. Tujuan utama pengolahan air limbah adalah untuk mengurangi kandungan bahan pencemar terutama senyawa organik, padatan tersuspensi, mikroba patogen, dan senyawa organik yang tidak dapat diuraikan oleh mikroorganisme alami.

Jenis-jenis Limbah Cair 

Berdasarkan sumbernya, limbah cair dapat diklasifikasikan dalam tiga jenis, yaitu: 

1. Limbah cair yang bersumber dari rumah tangga yaitu limbah cair yang berasal dari pemukiman dan aktivitas penduduk. Pada umumnya terdiri-dari bahan organik. 
2. Limbah cair yang bersumber dari industri yaitu limbah cair yang berasal dari berbagai jenis industri. Pada umumnya mengandung zat-zat kimia yang bervariasi sesuai dengan jenis industrinya. 
3. Limbah cair kotapraja yaitu limbah cair yang berasal dari daerah perkantoran, perdagangan, hotel, restoran, tempat-tempat umum, tempat ibadah dan lain-lain. Pada umumnya jenis limbah cair ini sama dengan limbah cair yang berasal dari rumah tangga.

Parameter Fisika dan Kimia Limbah Cair 

Pengolahan air limbah diperlukan untuk mencegah polutan yang terkandung dalam air limbah dapat mengganggu keberlangsungan rantai makanan sehingga berpengaruh terhadap kesehatan masyarakat. Dalam melakukan pengolahan limbah industri terutama limbah cair lebih baik dilakukan analisa terhadap jenis dan karakteristik limbah terlebih dahulu agar bisa dilakukan penanganan dengan efektif dan efisien.

Berdasarkan karakter fisiknya, limbah cair memiliki beberapa parameter atau indikator, yaitu: 

1. Padatan. Pada limbah cair terdapat padatan organik dan non-organik yang mengendap dan tersuspensi sehingga bisa mengendap dan menyebabkan pendangkalan. 
2. Kekeruhan. Kekeruhan menunjukkan sifat optis di dalam air karena terganggunya cahaya matahari saat masuk ke dalam air akibat adanya koloid dan suspensi. 
3. Bau. Bau dikarenakan karena adanya mikroorganisme yang menguraikan bahan organik.
4. Suhu. Limbah cair memiliki suhu yang berbeda dibandingkan dengan air biasa, biasanya suhunya lebih tinggi karena adanya proses pembusukan.

Berdasarkan Peraturan Menteri Lingkungan Hidup Nomor 68 tahun 2016 tentang Baku Mutu Limbah Domestik, terdapat beberapa parameter fisika dan kimia dalam air limbah yaitu: 

1. pH (tingkat keasaman). Menunjukkan tingkat keasaman dari air limbah. Kadar pH yang baik adalah dimana pH masih memungkinkan keberlangsungan kehidupan biologis di dalam air berjalan dengan baik. Keasaman limbah cair dipengaruhi oleh adanya bahan buangan yang bersifat asam atau basa. Agar limbah tidak berbahaya, maka limbah diupayakan untuk memilikipH netral. 
2. BOD. Biochemical Oxygen Demand (BOD) merupakan jumlah oksigen terlarut yang diperlukan oleh mikroogranisme untuk dapat menguraikan atau mendekomposisikan bahan organik dalam kondisi aerobik. 
3. COD. Chemical Oxygen Demand (COD) merupakan jumlah oksigen yang dibutuhkan dalam proses penguraian bahan organik yang terkandung dalam air. 
4. DO. Dissolved Oxygen (DO) atau oksigen terlarut merupakan jumlah oksigen yang terkandung dalam air limbah (dalam bentuk molekul oksigen dan bukan dalam bentuk molekul hidrogen oksida) biasanya dinyatakan dalam mg/L (ppm). 
5. TSS. Total padatan yang tersuspensi dalam air berupa bahan-bahan organik dan anorganik yang disaring dengan kertas milliopore berpori-pori 0,45 mikromil. 
6. TDS. Suatu ukuran zat terlarut yang terdapat pada sebuah larutan yang dapat berupa zat organik maupun zat anorganik. 
7. Minyak dan Lemak. Bahan yang dapat terekstrak oleh n-heksana meliputi hidrokarbon, asam lemak (minyak nabati, minyak hewani). 
8. Amoniak. Senyawa yang terbentuk dari proses oksidasi bahan organik yang mengandung nitrogen dalam air limbah dengan bantuan bakteri. 
9. Suhu. Suhu pada air menentukan seberapa besar kehadiran biota air dan aktivitasnya.

Metode Pengolahan Limbah Cair 

Pengolahan limbah atau pembenahan air limbah, pada dasarnya adalah membuang zat pencemar yang terdapat dalam air atau berubah bentuknya sehingga menjadi tidak berbahaya lagi bagi kehidupan organisme. Metode atau cara pengolahan limbah pada prinsipnya dapat dikelompokkan menjadi tiga bagian, yaitu pengolahan secara fisik, pengolahan secara kimia dan pengolahan secara biologi. Adapun penjelasannya adalah sebagai berikut: 

1. Pengolahan secara fisik. Pengolahan limbah yang dilakukan secara fisik digunakan untuk mengolah limbah yang mengandung benda padat seperti serat, ampas, lumpur, bulu serta kotoran padat lainnya cara ini disebut dengan cara pengolahan limbah secara mekanis yang terdiri dari penyaringan, pengambilan buihnya, pengambangan dan sedimentasi. 
2. Pengolahan secara kimiawi. Pengolahan secara kimiawi banyak dilakukan dengan cara penambahan pereaksi kimia tertentu yang sesuai dengan karakteristik bahan limbah seperti netralisasi, presipitasi dan pemisahan. Pengolahan secara kimiawi dapat berupa pengentalan, penghilangan bau dan sterilisasi akan mematikan hama. 
3. Pengolahan secara Biologi. Pada umumnya pengolahan secara biologi dipergunakan untuk mereduksi atau menurunkan kadar pencemaran organik dalam air limbah dengan menggunakan dan memanfaatkan keaktifan mikroorganisme. Misalnya dengan lumpur aktif (activated sludge), saringan menetes (trickling filter), kolam stabilisasi dan sebagainya.

Sistem Pengolahan Limbah Cair 

Pengolahan limbah cair bertujuan untuk menghilangkan parameter pencemar yang ada di dalam air limbah sampai batas yang diperbolehkan untuk dibuang ke badan air sesuai dengan syarat baku mutu yang diizinkan. Pengolahan limbah cair secara garis besar dapat dibagi menjadi pemisahan padatan tersuspensi (solid-liquid separation), pemisahan senyawa koloid, serta penghilangan senyawa polutan terlarut.

Sistem pengolahan air limbah pada umumnya terbagi menjadi dua jenis, yaitu sistem anaerobik dan aerobik. Adapun penjelasan kedua sistem tersebut adalah sebagai berikut:

1. Sistem anaerobik 

Pengolahan secara anaerobik adalah proses yang memanfaatkan reaksi mikroorganisme untuk mengolah air limbah dalam kondisi tanpa oksigen terlarut. Sistem anaerobik lebih sering digunakan karena sistem yang digunakan lebih mudah bila dibandingkan dengan sistem aerobik. Beberapa teknologi yang umum digunakan untuk pengolahan air limbah secara anaerobik antara lain septic tank, imhoff tank, anaerobic baffle reactor (ABR), anaerobic filter, dan UASB.

2. Sistem Aerobik 

Pengolahan air limbah secara aerobik adalah proses yang memanfaatkan mikroorganisme untuk mengolah dan menguraikan zat organik pada air limbah dengan oksigen terlarut. Teknologi yang biasanya digunakan pada sistem aerobik adalah Activated Sludge, Aerated Pond, Trickling Filter, Rotating Biological Contactor, Fluidized Bed Reactor, dan Sequenching Batch Reactor. IPAL Komunal yang menggunakan sistem aerobik mempunyai kelebihan karena lumpur yang dihasilkan dari IPAL sudah stabil karena adanya aktivitas mikroba aerob yang menguraikan zat organik pada air limbah.

Teknologi Pengolahan Limbah Cair 

Berdasarkan sistem yang digunakan dalam pengolahan limbah cair, teknologi pengolahan limbah yang paling populer ada dua jenis, yaitu:

a. Anaerobic Baffled Reactor (ABR) 

Anaerobic Baffled Reactor (ABR) merupakan septik tank yang terdiri dari beberapa ruang sebagai tempat terjadinya proses sedimentasi. Proses yang terjadi pada ruang pertama di unit ABR adalah proses pengendapan. Selanjutnya terjadi proses penguraian karena terjadinya kontak antara limbah dengan akumulasi mikroorganisme. Waktu kontak yang ditunjukkan dengan kecepatan aliran ke atas menjadi faktor penting yang harus diperhatikan dalam desain. Apabila kecepatan aliran terlalu cepat maka proses penguraian tidak terjadi sebagaimana mestinya. Kecepatan waktu kontak tidak boleh lebih dari 2 m/jam.

Efisiensi pengolahan tergantung pada perkembangbiakan bakteri aktif. Hal ini menjadi hal yang harus diperhatikan pada tahap permulaan penerapan ABR. Pencampuran yang terjadi antara limbah yang baru masuk dengan lumpur lama dari septik tank dapat mempercepat pencapaian kinerja pengolahan secara optimal. Prinsipnya adalah pengisian limbah lebih baik dimulai dengan seperempat aliran harian dan jika memungkinkan dengan limbah cair yang sedikit lebih keras. Kemudian pengisian dilanjutkan dengan menaikkan secara perlahan dalam jangka waktu tiga bulan. Hal ini akan memberikan kesempatan bagi bakteri untuk berkembang biak sebelum padatan tersuspensi keluar. Penurunan kadar COD dalam proses degradasi adalah sebesar 60-90%.

Terdapat beberapa kelebihan dan kekurangan dalam penggunaan teknologi ABR untuk pengolahan air limbah. Teknologi ABR memiliki kelebihan berupa teknologi yang sederhana namun handal, tahan lama, dan efisien. Sedangkan kekurangan penggunaan teknologi ini adalah membutuhkan ruang yang besar dalam proses konstruksi, kurang efisien dalam pengolahan limbah yang ringan dan butuh waktu yang panjang untuk proses pemasakan/pencernaannya.

Perawatan unit ABR cenderung mudah untuk dilakukan. Pertama, dengan memperhatikan permukaan air limbah dengan tujuan mencegah zat-zat dengan ukuran besar tidak masuk ke dalam filter. Apabila terdapat zat yang masuk, maka proses pembersihan dilakukan dengan mengangkat dan membuang zat tersebut. Kemudian, dilakukan pengurasan secara rutin setiap 1 hingga 3 tahun sekali. Pengurasan dilakukan dengan tujuan menjaga kualitas lumpur sehingga dapat digunakan pada pengolahan air limbah berikutnya.

b. Rotating Biological Contactor (RBC) 

Rotating Biological Contactor (RBC) merupakan proses pengolahan air limbah dengan mikroorganisme yang melekat pada media berupa piring tipis (disk) berbentuk bulat yang dipasang berjajar dalam suatu poros dan diputar menggunakan reaktor khusus dimana di dalamnya dialirkan air limbah secara kontinu. Media berupa lembaran plastik dengan diameter 2-4 meter dengan ketebalan 0,8 milimeter. Disk atau piring tersebut dilekatkan pada poros baja dengan panjang mencapai 8 meter, tiap poros yang telah dipasang media diletakkan dalam sebuah tangki atau bak reaktor RBC menjadi satu modul RBC.

Modul diputar dalam keadaan tercelup sebagian yakni sekitar 40% dari diameter disk. Kira-kira 95% dari seluruh permukaan media secara bergantian tercelup ke dalam air limbah dan berada di atas permukaan air limbah (udara). Kecepatan putaran bervariasi antara 1-2 rpm. Mikroorganisme tumbuh sendiri pada media dan mengambil makanan (zat organik) di dalam air limbah dan mengambil oksigen dari udara untuk menunjang proses metabolismenya.

Penggunaan unit RBC pada pengolahan air limbah memiliki beberapa kelebihan dan kelemahan. Kelebihan dari penggunaan unit RBC adalah pengoperasian dan perawatan alat yang mudah, konsumsi energi rendah, tahan terhadap fluktuasi beban pengolahan, reaksi nitrifikasi lebih mudah terjadi, dan tidak terjadi bulking/buih. Sedangkan kelemahannya adalah sulitnya pengontrolan jumlah mikroorganisme, sensitif terhadap suhu, BOD olahan masih tinggi, dapat menimbulkan pertumbuhan cacing rambut dan bau.