Pengolahan Air Limbah Dengan Teknologi Biologi Anaerobik UASB

Dalam proses produksi pada industri minuman selain produk yang bernilai ekonomi juga dihasilkan limbah yang apabila tidak dikelola secara benar dapat menyebabkan terjadi pencemaran lingkungan. Air limbah  industri minuman berasal dari proses industri pencucian botol, mesin filter, crutter dan sisa-sisa produksi yang terikut dalam botol bekas serta air limbah yang berasal dari unit demineralizer.

Karakteristik air limbah industri minuman ringan dapat dilihat pada tabel dibawah sebagai berikut:

No	Parameter	Satuan	Nilai	Baku mutu air limbah industri minuman
1.	Ph	-	5,1 – 7,2	6,0 -9,0
2.	BOD	mg/l	500 - 989	50
3.	COD	mg/l	4,040 – 6,154	100
4.	TSS	mg/l	317	30
5.	Minyak dan lemak	mg/l	12	3

Sumber: Data laboratorium industri minuman

Air limbah dengan beban organik seperti diatas biasanya lebih sesuai diolah dengan menggunakan sistem biologi anaerob maupun aerob. Pada prinsipnya pengelolahan biologi bertujuan untuk merombak bahan organik dalam air limbah menjadi bahan yang lebih sederhana dengan bantuan mikroorganisme dalam suasana tanpa oksigen (anaerob) atau dengan oksigen (aerob).

Pada saat ini industri minuman sudah melakukan pengolahan air limbahnya sebelum dibuang ke lingkungan yaitu dengan sistem biologi aerobik lumpur aktik (activated sludge) langsung tanpa pengelolahan tahap pertama sehingga memerlukan konsumsi oksigen yang sangat tinggi dalam bak lumpur aktif yang menyebabkan biaya operasional IPAL yang ada menjadi besar.

Untuk mengatasi permasalahan diatas telah dicoba penelitian pengolahan air limbah industri minuman dengan sistem anaerobic UASB sebagai pengolahan pendahuluan yang dilanjutkan dengan teknik wetland. Hal ini didasarkan bahwa pengolahan biologi anaerobic dapat melakukan perombakan (degradasi) bahan organik tinggi COD > 1.500 mg/l.

Penguraian senyawa organik yang terdapat dalam air limbah secara anaerobic seperti karbohidrat, lemak dan protein dengan proses akan menghasilkan biogas yang mengandung metana (50-70%), CO2 (25-45%) dan sejumlah kecil nitrogen, hidrogen dan hidrogen sulfida. Reaksi sederhana penguraian senyawa organic secara anaerob.

Bahan organik -> mikroorganisme -> anaerob = CH4 + CO2 + H2 + N2 + N2 + H2O

Sebenarnya penguraian bahan organic secara anaerobik mempunyai reaksi yang begitu kompleks dan mungkin terdiri dari ratusan reaksi yang masing- masing mempunyai mikroorganisme dan enzim aktif yang berbedabeda.

Beberapa keunggulan dari proses penguraian bahan organik secara anaerobik adalah teknologi yang

sederhana dengan efisiensi pengolahan tinggi dan dengan loading rate dapat mencapai 20 ± 30 kg COD/m3, produksi lumpur yang sedikit, mengurangi kebutuhan lahan dan apabila diinginkan gas methane yang dihasilkan dapat diambil sebagai sumber energi. Namun demikian proses anaerobik mempunyai kelemahaan yaitu waktu start up yang cukup lama sekitar 8 ± 12 minggu apabila tidak menggunakan granular anaerobic seed dan proses anaerobik ini merupakan proses pengolahan pendahuluan, sehingga harus diteruskan dengan proses lanjutan. Disamping itu apabila dalam zat organik mengandung unsur S dan N maka dalam proses pengolahan secara anaerob akan dihasilkan pula gas H2S dan NH3.

Berdasarkan kebutuhan makanan bakteri yang berperan dalam perombakan secara anaerob dapat dibagi menjadi tiga golongan yaitu golongan bakteri hidrolitik, acetogenik dan metanogenik.

Golongan bakteri hidolitik berfungsi untuk mendegradasi makromolekul - makromolekul menjadi produk yang dapat larut dan dengan bantuan enzim protease, lipase, karbohidrase dan esterase dirombak menjadi molekul organic terurai pendek yang dapat larut. Golongan ini terdiri dari bermacam-macam bakteri fakultatif anaerob dan bakteri obligat anaerob baik bersifat gram positif maupun gram negatif dan berbentuk batang. Golongan bakteri acetogenic berperan dalam fermentasi asam-asam amino, glucose dan ß-oksidasi asam lemak untuk menghasilkan asetat atau H2.

Golongan bakteri metanogenik ini yang mampu menggunakan substrat dengan atom C1 (CH3 NH2 , CH3. OH) dan atom C2 (CH3COOH) untuk menghasilkan methan dan proses ini berjalan dengan baik pada pH 6,7 ± 8,0. Tahap methanasi merupakan tahap yang dapat mereduksi COD air limbah paling tinggi dan apabila diinginkan maka gas methan dapat dipakai sebagai sumber energi.

Pengolahan biologi anaerobik mempunyai beberapa tipe berdasarkan jenis reaktornya yaitu : Suspended Growth, termasuk disini adalah Complete Mixed Suspended growth, Anaaerobic Contact process, Anaerobic Sequencing Batch Reactor (ASBR).

1. Anaerobic Sludge Blanked. Termasuk disini adalah Upflow Anaerobic Sludge Blanked (UASB), Anaerobic Baffle Reactor (ABR), Anaerobic Migrating Blanket Reactor (AMBR).
2. Attached Growth, termasuk disini adalah Upflow Packed-bed Reactor, Anaerobic Expanded-bed Reactor, Anaerobic Fluidized-bed Reactor.
3. Covered Anaerobic Lagoon.

Pengolahan air limbah industri teh botol ini sistem biologi anaerob yang dipilih adalah UASB, dengan pertimbangan UASB adalah salah satu proses anaerobik yang mempunyai efisiensi tinggi dan dapat mengolah air limbah dengan beban organik relatif tinggi. Pada kondisi mesofilik dengan beban volumetric ≥ 25 Kg COD/M3. Hari dan waktu tinggal ≤ 5 jam, sistem pengolahan dengan UASB dapat mereduksi COD ≥ 85%.

Prinsip kerja UASB adalah air limbah masuk dari bagian bawah reaktor lalu dialirkan secara vertikal ke atas. Air limbah pertama-taman akan melewati suatu lapisan yang dinamakan sludge bed. Pada lapisan ini air limbah yang masuk akan mengalami kontak dengan mikroba anaerob yang berbentuk granula (pellet) yang menyusun sludge bed tersebut. Biogas yang terbentuk dari metabolisme anaerob akan bergerak ke atas dan mengakibatkan terjadinya proses vertical mixing di dalam reaktor. Dengan demikian, tidak diperlukan alat mekanik untuk pengadukan di dalam reaktor. Kecepatan aliran keatas (up flow) harus dipertahankan sedemikian rupa sehingga dapat menciptakan pembentukan sluge blanket yang dapat memberikan area yang luas untuk kontak antara sludge dan air limbah. Kecepatan tipikal aliran ke atas. 1 - 1,25 m/jam meskipun sebaiknya kurang dari 1 m/jam. Pada bagian atas reaktor terdapat dua jenis saluran, yaitu saluran untuk mengeluarkan limbah hasil olahan (efluen) serta saluran untuk mengeluarkan biogas. Karena gas dan efluen bergerak ke atas, maka diperlukan suatu struktur untuk menahan granula agar tidak ikut terbawa ke aliran efluen dan struktur inilah yang dinamakan Gas Liquid Solid separator (GLSS).

Karena proses anaerobik merupakan proses pendahuluan maka ini dilanjutkan dengan proses wetland. Definisi wetland sangat beragam tapi pada dasarnya wetland adalah area yang setidaknya tergenangi air secara intermiten. Wetland adalah suatu lahan yang jenuh air dengan kedalaman air tipikal yang kurang dariv0,6 m yang mendukung pertumbuhan tanaman air yang sederhana. Wetland adalah pengolahan limbah secara alami yang terdiri dari tiga faktor utama, yaitu :

1. Area yang digenangi air dan mendukung hidupnya tanaman air,
2. Media tumbuh berupa batuan yang selalu digenangi air.
3. Pertumbuhan mikroorganisme.

Ada beberapa variable dalam membuat konstruksi wetland adalah :

1. Debit yang mengalir.
2. Bahan organik tertentu.
3.  Kedalaman media batuan.
4. Pemeliharaan tanaman selama proses pengolahan.

Keunggulan sistem wetland adalah efisiensi pengolahan cukup tinggi sekitar 80 %, mempunyai toleransi yang tinggi terhadap fluktuatif debit air limbah, mampu mengolah air limbah dengan berbagai perbedaan jenis polutan maupun konsentrasinya dan memungkinkan pemanfaatan kembali dan daur ulang air limbah.

Proses pengelohan air limbah industry minumam dengan kombinasi anaerobic UASB dan Wetland :

Air Limbah (Influen) -> Ekualisasi -> P -> UASB 1 -> USAB II -> Bak Penampungan

Bak Penampungan -> Pengelolahan Wetland -> Bak Penampungan Air limbah terolah -> Kelingkungan.

Demikian yang kami jelaskan, mudah-mudah bisa menambahkan referensi bagi pembaca. Kami ucapkan terima kasih.

Share :