Keadaan
lingkungan dapat mempengaruhi kondisi
masyarakat. Salah satu kondisi masyarakat yang dapat terpengaruh
lingkungan adalah tingkat kesehatan. Banyak
penyakit dapat dimulai, didukung, ditopang
atau dirangsang oleh faktor-faktor
lingkungan. Salah satu faktor lingkungan yang berdampak cukup besar
pada masyarakat adalah adanya limbah.
Limbah adalah semua benda yang
berbentuk padat , cair, maupun gas,
merupakan bahan buangan
yang berasal dari aktivitas manusia secara perorangan maupun hasil aktivitas kegiatan lainnya diantaranya
industri, rumah sakit, laboratorium, reaktor nuklir dan lain-lain.
Salah satu
bentuk limbah akibat aktivitas manusia adalah limbah cair. Menurut Willgooso (1979) limbah cair
atau air limbah
adalah water carrying waste from homes,
bussines and industries that is mixture of water and dissolved or suspended
solids. Menurut USEPA 1977 wastewater
is water carrying dissolved or suspended solids from homes, farm, bussinesess
and industries.
Limbah cair
dikembalikan ke aliran sungai. Peningkatan
volume limbah cair yang disalurkan ke
sungai merupakan suatu hal yang sangat penting untuk dipecahkan. Karena
pertambahan limbah sekecil
apapun bila dalam jumlah yang besar dapat memberikan
konstribusi yang besar dalam hal perusakan lingkungan. Meningkatnya limbah cair
(wastewater) pada kawasan sungai,
disamping disebabkan oleh peningkatan jumlah perindustrian, juga disebabkan
oleh peningkatan jumlah populasi penduduk, terutama yang berasal dari limbah
rumah tangga seperti peningkatan kadar desinfektan,
deterjen dan sumber-sumber lainnya (Mahida, 1981:1). Untuk itu, dalam rangka mengatasi dampak negatif dari limbah cair / wastawater diperlukan suatu alternatif yang dapat mengubah limbah
cair agar dapat dikembalikan ke lingkungan dan digunakan
masyarakat secara aman.
Limbah dan Pencemaran Air
Limbah adalah buangan yang dihasilkan dari suatu proses produksi baik industri
maupun domestik (rumah tangga), yang kehadirannya pada suatu saat dan tempat
tertentu tidak dikehendaki lingkungan. Air limbah adalah gabungan dari cairan
dan air yang mengandung limbah yang berasal dari perumahan, perkantoran, dan
kawasan industri. Bila ditinjau secara kimiawi, limbah terdiri dari bahan kimia
organik dan anorganik. Dengan konsentrasi dan kuantitas tertentu, kehadiran
limbah dapat berdampak negatif terhadap lingkungan terutama bagi kesehatan manusia,
sehingga perlu dilakukan penanganan terhadap limbah. Faktor yang mempengaruhi
kualitas limbah adalah volume limbah, kandungan bahan pencemar dan frekuensi
pembuangan limbah, sedangkan tingkat bahaya keracunan yang ditimbulkan oleh
limbah tergantung pada jenis dan karakteristik limbah.
Berdasarkan karakteristiknya, limbah industri dapat digolongkan menjadi 4
bagian,
yaitu limbah cair, limbah padat, limbah gas dan partikel dan limbah B3 (Bahan
Berbahaya dan Beracun). Indikasi pencemaran air dapat kita ketahui baik secara
visual maupun pengujian. Perubahan yang terjadi pada air yang tercemar adalah:
1.
Perubahan pH (tingkat
keasaman / konsentrasi ion hidrogen).Air normal yang memenuhi syarat untuk
suatu kehidupan memiliki pH netral dengan kisaran nilai 6.5–7.5. Air limbah
industri yang belum terolah dan memiliki pH diluar nilai pH netral, akan
mengubah pH air sungai dan dapat mengganggu kehidupan organisme didalamnya. Hal
ini akan semakin parah jika daya dukung lingkungan rendah serta debit air
sungai rendah. Limbah dengan pH rendah atau bersifat asam bersifat korosif
terhadap logam.
2.
Perubahan warna, bau dan
rasa. Air bersih tidak berwarna, sehingga tampak bening atau
jernih. Bila kondisi air warnanya berubah maka hal tersebut merupakan salah
satu indikasi bahwa air telah tercemar. Timbulnya bau pada air lingkungan
merupakan indikasi kuat bahwa air telah tercemar. Air yang bau dapat berasal
dari limbah industri atau dari hasil degradasi oleh mikroorganisme. Mikroorganisme
yang hidup dalam air akan mengubah bahan organik menjadi bahan yang mudah
menguap dan berbau sehingga mengubah rasa.
3.
Timbulnya endapan, koloid
dan bahan terlarut berasal dari adanya limbah industri yang berbentuk padat. Limbah
industri yang berbentuk padat, bila tidak larut sempurna akan mengendap di dasar
sungai, dan yang larut sebagian akan menjadi koloid dan akan menghalangi bahan-bahan
organik yang sulit diukur melalui uji BOD karena sulit didegradasi melalui
reaksi biokimia, namun dapat diukur menjadi uji COD. Adapun komponen pencemaran
air pada umumnya terdiri dari bahan buangan padat, bahan buangan organik dan
bahan buangan anorganik (Wardana,1999),
Secara garis besar air limbah berasal dari beberapa
sumber yaitu :
a.
Limbah Cair Industri
Limbah cair industri adalah seluruh limbah cair yang berasal kegiatan industri.
Jumlah aliran air limbah yang berasal dari industri sangat bervariasi
tergantung dari jenis dan besar kecilnya industri, pengawasan dan proses
industri, derajat penggunaan air, dan derajat pengolahan air limbah.
b.
Limbah Cair Domestik
Limbah cair domestik adalah sisa air yang telah dipakai untuk kegiatan sanitasi
manusia seperti minum, memasak, mandi, mencuci, menyiram tanaman, dan lain-lain.
Kegiatan sanitasi di gedung perkantoran, komersial, dan kegiatan industri turut
menyumbangkan air limbah domestik ke dalam sistem penyaluran air buangan.
Air limbah mempunyai komposisi yang sangat bervariasi, tergantung pada
sumber asal limbah tersebut. Konstituen yang terkandung dalam air limbah
domestik dapat dilihat di tabel 1.1.
Tabel 1.1 Konstituen
dalam Air Limbah Domestik
|
Fisik
|
Kimia
|
Biologi
|
|
Padatan
Temperatur
Warna
Bau
|
Organik
-
Protein
-
Karbohidrat
-
Lemak
-
Minyak
-
Detergen
Anorganik
-
pH
-
Klorida
-
Alkaliniti
-
Nitrogen
-
Phospor
-
Logam berat
Gas
-
Oksigen
-
H2S
-
Metana
|
Tumbuhan
Binatang
Virus
|
c.
Limpahan air hujan akan
bergabung dengan air limbah, dan sebagian air hujan tersebut menguap dan ada pula
yang merembes ke dalam tanah dan akhirnya menjadi air tanah. Apabila permukaan
air tanah bertemu dengan saluran air limbah, maka terjadi penyusupan air tanah
ke saluran limbah melalui sambungan-sambungan pipa atau melalui celah-celah
yang ada karena rusaknya saluran pipa(Sudrajat, 2004).
Sifat-Sifat Air Limbah
Menurut Anggraini (2005) air limbah mempunyai sifat yang dapat dibedakan
menjadi tiga bagian yaitu:
a.
Sifat Fisik
Penentuan derajat kekotoran air limbah sangat
dipengaruhi oleh adanya sifat fisik yang penting yaitu kandungan zat padat. Jumlah
total endapan terdiri dari benda-benda yang mengendap, terlarut, dan tercampur.
Air limbah yang partikel dengan ukuran besar memudahkan proses pengendapan,
sedangkan apabila air limbah berisikan partikel dengan ukuran yang sangat kecil
akan menyulitkan dalam proses pengendapan. Besarnya endapan dinyatakan dalam miligram
perliter air limbah. Hal ini sangat penting untuk mengetahui derajat
pengendapan dan jumlah endapan yang ada dalam badan air.
Salah satu sifat fisika yang digunakan dalam analisis kualitas
air limbah yaitu padatan tersuspensi (total
suspended solid). Analisa zat padat dalam air sangat penting bagi penentuan
komponen-komponen air secara lengkap, dan untuk perencanaan dan pengawasan
dalam proses-proses pengolahan air buangan.
Padatan tersuspensi di dasar badan air akan mengganggu
kehidupan didalam badan air, dan akan mengalami dekomposisi yang dapat
menurunkan kadar oksigen di dalam air. Padatan dapat menyebabkan kekeruhan air,
menyebabkan penyimpangan sinar matahari, sehingga mengganggu kehidupan didalam
badan air, dan akan mengalami dekomposisi yang dapat menurunkan kadar oksigen
dalam air, sehingga berpengaruh baik secara langsung atau tidak langsung
terhadap organisme di badan air.
b.
Sifat Kimia
Bahan organik terlarut dapat menghabiskan oksigen
dalam limbah serta akan menimbulkan rasa dan bau yang tidak enak. Pada umumnya
zat organik berisikan kombinasi karbon, hidrogen, dan oksigen bersama-sama
dengan nitrogen.Umumnya kandungan bahan organik berisikan 40-60% protein,
25-50% berupa karbohidrat. Semakin banyak jumlah dan jenis bahan organik, hal
ini akan mempersulit dalam pengelolaan air limbah. Beberapa sifat kimia yang
digunakan sebagai parameter kualitas air, yaitu:
1. pH
pH adalah
parameter untuk mengetahui intensitas tingkat keasaman atau kebasaan dari suatu
larutan yang dinyatakan dengan konsentrasi ion hidrogen terlarut. Pada
instalasi pengolahan air buangan secara biologi, pH harus dikontrol supaya berada
dalam rentang yang cocok untuk organisme tertentu yang digunakan.
Baku mutu
pH berkisar pada rentang yang cukup besar di sekitar pH netral, yaitu antara
6.0-9.0. Hal ini bukan berarti bahwa perubahan pH yang terjadi sepanjang
rentang tersebut sama sekali tidak berdampak terhadap makhluk hidup dan
lingkungan sekitar. pH merupakan faktor penting yang menentukan pola distribusi
biota akuatik, karena itu perubahan pH yang kecil dapat memberi dampak besar
terhadap toksisitas polutan seperti amonia. Dampak dari sejumlah polutan dapat
bervariasi, mulai dari tak terdeteksi sampai sangat serius, tergantung pada pH.
2. Biological Oxygen Demand (BOD)
BOD adalah suatu analisis empiris yang mencoba
mendekati secara global proses-proses biologis yang benar-benar terjadi di dalam
air. Angka BOD adalah jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh bakteri untuk
menguraikan (mengoksidasi) hampir semua zat organik yang terlarut dan sebagian
zat-zat organik yang tersuspensi dalam air.
Penentuan BOD diperlukan untuk menentukan beban
pencemaran akibat air buangan penduduk atau industri. Penguraian zat organis adalah
peristiwa alamiah, bila suatu badan air dicemari oleh zat organis, bakteri
dapat menghabiskan oksigen terlarut dalam air selama proses oksidasi tersebut
yang dapat mengakibatkan kematian biota dalam air dan keadaan menjadi anaerob dan
dapat menimbulkan bau busuk pada air tersebut, semakin besar angka BOD maka
menunjukkan bahwa derajat pengotoran limbah adalah semakin besar.
Pemeriksaan BOD didasarkan atas reaksi oksidasi zat
organik dan anorganik dengan oksigen didalam air dan proses tersebut berlangsung
karena adanya bakteri aerob. Sebagai hasil oksidasi akan terbentuk CO2,
air dan amonia.
Mikroorganisme pada awalnya menggunakan bahan organik secara
cepat untuk metabolisme serta pembentukan sel akan menyebabkan meningkatkan BOD
dalam 1-3 hari. Sesudah bahan organik dicerna, maka kebutuhan akan oksigen akan
turun.
Reaksi biologis pada tes BOD dilakukan pada temperatur
inkubasi 200C dan dilakukan selama 5 hari, mengingat bahwa dengan
waktu tersebut sebanyak 60-70% kebutuhan terbaik karbon dapat tercapai, hingga
mempunyai istilah BOD205. Sehingga jumlah zat organis
yang ada didalam air diukur melalui jumlah oksigen yang dibutuhkan bakteri
untuk mengoksidasi zat organis tersebut, kemudian indikasi kandungan zat
organik dapat ditentukan, makin banyak kebutuhan oksigen yang dibutuhkan bakteri
untuk menguraikannya, maka semakin tinggi harga BOD.
3.
Chemical
Oxygen Demand (COD)
COD
adalah jumlah oksigen yang diperlukan agar bahan buangan yang ada didalam air
dapat teroksidasi melalui reaksi kimia. Angka COD merupakan ukuran bagi
pencemaran air oleh zat-zat organis yang secara alamiah dapat dioksidasi
melalui mikrobiologis menjadi CO2, H2O dan senyawa
organik, dan mengakibatkan berkurangnya oksigen terlarut dalam air.
Jumlah
oksigen terhitung jika komposisi zat organis terlarut telah diketahui dan
dianggap semua C, H, dan N habis teroksidasi menjadi CO2, H2O,
dan NO3.
4. Dissolved Oxygen (DO)
Semua gas
di udara dapat terlarut dalam air namun memiliki kelarutan yang berbeda-beda. Oksigen
termasuk gas yang sukar larut dalam air dan hanya dapat larut karena perbedaan
tekanan parsial air dan udara, bukan dengan reaksi kimia.
Kelarutan
oksigen dalam air juga berbeda-beda terhadap temperatur, berkisar antara 14.6
mg/L (0°C, 1 atm) sampai 7 mg/L (35°C, 1
atm). Dalam kondisi kritis, jumlah maksimum oksigen yang dapat larut dalam air
hanya 8 mg/L. Kelarutan oksigen semakin rendah jika kadar garam dalam air
semakin tinggi.
DO adalah
faktor yang menentukan apakah perubahan yang terjadi dalam air limbah
disebabkan oleh proses aerob atau anaerob. Organisme aerob menggunakan oksigen
bebas untuk mengoksidasi senyawa-senyawa organik dan anorganik menghasilkan
senyawa akhir yang tidak berbahaya. Organisme anaerob mereduksi garam-garam
anorganik seperti sulfat dan menghasilkan senyawa akhir yang berbahaya.
Karena
jumlah organisme aerob dan anaerob di alam sama-sama banyak, maka sangat
penting untuk menjaga supaya tersedia oksigen dalam jumlah yang cukup bagi
organisme aerob dan kondisi yang tidak cocok bagi organisme anaerob. Karena itu
pemantauan DO perlu dilakukan terhadap badan air penerima dan dalam proses
biologi pengolahan air buangan domestik maupun industri.
5. Phosphat
Semua air
permukaan dapat mendukung pertumbuhan organisme akuatik seperti plankton (zooplankton dan fitoplankton), ganggang,
dan Cyanobacteria. Pertumbuhan
tanaman dalam air dapat dibatasi oleh beberapa faktor seperti cahaya dan karakteristik
fisik air tersebut. Pada banyak kasus, faktor pembatas tersebut adalah
ketersediaan nutrisi anorganik terutama fosfat. Semakin banyak nutrisi yang
masuk dalam badan air, semakin besar pertumbuhan tanaman, sehingga
karakteristik biologi badan air dapat berubah.
Buangan
organik dalam air adalah sumber nutrisi yang penting bagi tanaman karena
dekomposisi materi organik akan menghasilkan fosfat, nitrat, dan nutrisi lain
yang dibutuhkan oleh tanaman. Buangan domestik banyak mengandung fosfat yang
berasal dari bubuk deterjen (air cucian). Akibat perkembangan deterjen sintetis,
kandungan fosfor anorganik dalam deterjen berkisar antara 2-3 mg/L dan
kandungan fosfor organik berkisar antara 0.5-1 mg/L. Kandungan fosfor anorganik
dalam limbah domestik saat ini diperkirakan mencapai 2-3 kali lebih banyak
daripada ketika deterjen sintetis belum digunakan secara luas, kecuali jika pemerintah
setempat membatasi penggunaan deterjen berbahan dasar fosfat. Buangan hasil
pengolahan makanan juga banyak mengandung fosfat dan nitrat. Air larian dari
daerah pertanian banyak membawa nutrisi yang berasal dari pupuk buatan. Selain itu
urine manusia juga banyak mengandung fosfor sebagai hasil dari metabolisme
pemecahan senyawa protein. Jumlah fosfor yang dikeluarkan adalah fungsi dari
protein yang masuk.
Peningkatan
pertumbuhan tanaman secara berlebihan dapat merugikan. Konsentrasi oksigen
terlarut dalam air (DO) menurun, bukan hanya pada malam hari ketika tanaman
tidak berfotosintesa, tapi juga pada siang hari karena pertumbuhan tanaman di
permukaan mengurangi penetrasi cahaya matahari dalam air. Selain itu, algae bloom (pertumbuhan ganggang
secara berlebihan) juga menimbulkan pencemaran warna, bau, dan menghasilkan
racun yang berbahaya bagi ikan dan invertebrata.
Penentuan
fosfat telah menjadi perhatian para ahli lingkungan karena keberadaannya
mempengaruhi fenomena-fenomena yang berhubungan dengan bidang yang mereka
geluti. Bentuk senyawa anorganik fosfor yang penting adalah fosfat, terutama
polifosfat dan fosfat terkondensasi, sedangkan senyawa fosfor yang terikat dengan
materi organik biasanya kurang diperhatikan.
Organisme
yang digunakan dalam proses pengolahan air buangan secara biologi memerlukan
sejumlah tertentu fosfor untuk reproduksi dan sintesa sel baru. Namun limbah
domestik mengandung fosfor dalam jumlah yang jauh lebih besar dari yang dibutuhkan
oleh mikroorganisme tersebut. Hal itu dapat dibuktikan dengan besarnya
kandungan fosfat dalam efluen pengolahan biologi air limbah.
6. Amonia (NH3-N)
Amonia
(NH3) terdapat secara alami dalam berbagai konsentrasi pada air
tanah, air permukaan, dan air buangan. Amonia dapat berasal dari reduksi senyawa
organik yang mengandung nitrogen, deaminasi senyawa amina, hidrolisa urea, dan
akibat penggunaannya untuk deklorinasi dalam instalasi pengolahan air.
Jumlah
amonia dalam air tanah relatif sedikit karena diserap oleh tanah. Dalam larutan
aqueous amonia bereaksi membentuk kesetimbangan sebagai berikut :
NH3
+ H2O NH4 +
+ OH-
Amonia bersifat sangat toksik terhadap banyak
organisme terutama ikan dan invertebrata, sedangkan amonium (NH4+) bersifat
kurang toksik. Konsentrasi amonia dalam air tergantung pada pH dan temperatur. Semakin
tinggi pH dan temperatur air, semakin tinggi juga konsentrasi amonia. Konsentrasi
amonia juga menentukan tingkat toksisitas larutan.
c.
Sifat Biologi
Pemeriksaan air secara biologis sangat penting dan
dapat dilakukan terhadap semua jenis air, terutama dilakukan untuk menentukan standar
kualitas air. Mengingat bahwa air merupakan sumber kehidupan utama bagi makhluk
hidup. Pemeriksaan air secara mikrobiologis baik secara kualitatif maupun
secara kuantitatif dapat dipakai sebagai pengukur derajat pencemaran.
Disetiap badan air, baik air alam maupun air buangan
terdapat bakteri atau mikroorganisme. Bakteri merupakan kelompok mikroorganisme
terpenting dalam sistem penanganan limbah. Bakteri ada yang bersifat patogen sehingga
merugikan dan ada yang bersifat non patogen/menguntungkan. Bakteri patogen
bermacam-macam bentuk dan jenisnya sehingga sulit dideteksi. Analisa
mikrobiologi untuk bakteri-bakteri tersebut maka diperlukan adanya indikator
organisme. Indikator organisme menunjukkan adanya pencemaran oleh tinja manusia
dan hewan sehingga mudah dideteksi. Dengan demikian bila indikator organisme
tersebut ditemui dalam sampel air, berarti air tesebut tercemar oleh tinja dan
kemungkinan besar mengandung bakteri patogen. Analisis menggunakan indikatior
organisme adalah metode yang paling umum dan dilaksanakan secara rutin.
Indikator organisme yang paling
umum digunakan adalah bakteri coliform khususnya Eschericia coli, karena jumlah bakteri ini sangat banyak dan
memiliki ketahanan paling besar terhadap desinfektan, sehingga jika jenis
bakteri coliform sudah tidak ada setelah proses desinfeksi, maka diharapkan
mikroorganisme lain juga sudah mati. Bakteri coliform
merupakan bakteri berbentuk batang, gram negatif, tidak membentuk spora, aerob dan
anaerob fakultatif yang memfermentasi laktosa dengan menghasil kan asam dan gas
dalam waktu 48 jam pada suhu 350C.
Eschericia
coli merupakan bakteri yang normal terdapat dalam usus manusia dan diekskresikan
dalam jumlah besar bersama kotoran manusia sehat. Eschericia coli tidak bersifat patogen, walaupun beberapa jenis
coliform bersifat patogen. Coliform hanya dapat bertahan hidup diluar hostnya
selama beberapa jam sampai beberapa hari, karena itu kehadirannya dalam badan
air mengindikasikan bahwa air tersebut baru saja terkontaminasi dan mungkin mengandung
mikroba patogen.
Bagaiamanapun efisiensinya, suatu proses pengolahan
air buangan, tidak semua mikroba patogen dapat dihilangkan. Karena itu perlu dilakukan
pemantauan terhadap konsentrasi mikroba patogen dalam badan air penerima,
terutama pada air yang digunakan untuk kegiatan domestik/ rumah tangga. Air
tidak boleh mengandung bakteri-bakteri golongan coli melebihi batas-batas yang
telah ditentukan yaitu 1Coli/100 ml air. Hal ini bertujuan untuk keselamatan
lingkungan (Wardana, 1999).
Dampak
Negatif Air Limbah
Apabila
air limbah tidak dikelola dengan baik akan menimbulkan gangguan, baik terhadap lingkungan maupun terhadap kehidupan
yang ada. Gangguan tersebut diantaranya meliputi :
1.
Gangguan terhadap kesehatan
Air limbah sangat berbahaya terhadap kesehatan
manusia, mengingat air limbah mengandung banyak mikroorganisme, baik yang
bersifat patogen maupun non patogen. Contoh mikroorganisme patogen yaitu Virus, Vibrio kolera, Salmonella thyposa,
Shigella sp., Mikobakterium tuberkulosa, Entamuba histolitica.
2.
Gangguan terhadap kehidupan
biotik
Dengan banyaknya zat pencemar yang ada dalam air
limbah, maka akan menyebabkan menurunnya kadar oksigen terlarut dalam air.
Dengan demikian kehidupan didalam air yang membutuhkan oksigen terganggu. Selain
menyebabkan ikan dan bakteri-bakteri dalam air menjadi mati, namun juga dapat
menimbulkan kerusakan pada tanaman air.
Pengolahan Air Limbah (Wastewater Treatment Plant)
Wastewater
treatment plant adalah
metode pembenahan dan pengolahan limbah yang tergantung pada peralatan mekanis
atau pembenahan kimiawi yang terbagi
atas beberapa kelompok. Dimulai dari pengolahan secara mekanis yang
terdiri dari penyaringan, pengambilan buihnya, pengambangan dan sedimentasi,
pengolahan kimiawi meliputi pengentalan, penghilangan bau dan sterilisasi,
hingga proses pembenahan secara biologis yang tergantung pada aktivitas
organisme baik yang dihubungkan dengan instalasi dan peralatan-peralatan
seperti tangki-tangki Imhoff, tangki
septik, dan saringan-saringan halus yang bersusun.
Menurut LAPI ITB (1998), pengolahan limbah cair
terutama ditujukan untuk mengurangi kandungan bahan pencemar di dalam air,
seperti senyawa organik, padatan tersuspensi, mikroba patogen dan senyawa
organik yang tidak dapat diuraikan oleh mikroorganisme yang ada di alam. Proses
pengolahan dilakukan sampai batas tertentu sehingga limbah cair tidak
mencemarkan lingkungan hidup.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar