Solusi Pengolahan Limbah Cair Industri yang Efektif

Pengolahan Limbah Cair Industri

Air digunakan di industri untuk kebutuhan proses, untuk pendinginan, untuk pembangkit uap, untuk penahan debu dan banyak penggunaan lainnya. Limbah cair industri adalah sisa air yang dihasilkan setelah air digunakan untuk tujuan di atas. Limbah cair industri adalah hasil dari zat selain air yang terlarut atau tersuspensi dalam air.

Pengolahan limbah cair industri mencakup mekanisme dan proses yang digunakan untuk mengolah air yang terkontaminasi satu atau lebih karena penggunaan air dalam aktivitas di atas. Tujuan pengolahan adalah untuk menghilangkan zat yang terlarut dan tersuspensi dari limbah cair sehingga air yang telah diolah dapat dibuang dengan aman ke lingkungan atau dapat didaur ulang ke dalam proses yang sama atau dapat digunakan dalam proses yang berbeda.

Komponen Limbah Cair

Limbah cair industri mengandung konstituen berikut yang memerlukan pengolahan yang tepat.

• Suspended solids – Ini adalah kontaminan yang terlihat dengan mata telanjang dan biasanya dapat difilter dari air menggunakan kertas filter umum. Meskipun tidak ada definisi yang keras dan cepat, suspended solids cenderung lebih besar dari 1 – 2 mikron dalam ukuran. Jika air dibiarkan diam tanpa diacau, suspended solids akan menendang ke dasar wadah seiring waktu.
• Dissolved solids – Ini adalah kontaminan yang tidak terlihat dengan mata telanjang dan tidak dapat dikeluarkan dari air dengan filtrai. Dissolved solids didefinisikan sebagai material yang biasanya lebih kecil dari 0,45 mikron dalam ukuran. Dissolved solids adalah zat yang biasanya larut atau zat yang larutnya berbanding terbalik. Zat yang biasanya larut adalah material yang menjadi lebih larut seiring dengan peningkatan suhu. Zat yang larutnya berbanding terbalik biasanya disebut sebagai ion ‘kekerasan’ dan umumnya terbatas pada garam kalsium, magnesium, strontium dan barium dalam pengolahan air. Material ini menjadi kurang larut seiring dengan peningkatan suhu. Material ini membentuk lapisan pada permukaan panas boiler atau tabung heat exchanger.
• Colloidal solids – Ini adalah padatan yang belum cukup kecil untuk dianggap terlarut tetapi belum cukup besar untuk dianggap suspended solids. Umumnya material koloidal akan muncul sebagai kabut dalam air, dan tidak akan mungkin untuk melihat partikel yang berbeda dengan mata telanjang. Material koloidal biasanya dalam rentang ukuran ~0,45 hingga ~2,0 mikron. Colloidal solids tidak menendang dari air karena mereka begitu kecil sehingga sangat terpengaruh oleh muatan permukaan ionik mereka. Suspensi koloidal dalam air dikatakan sebagai suspensi stabil.
• Colour – Ini adalah jenis suspensi koloidal. Molekul organik yang memberikan warna pada air permukaan mentah hanyalah macromolecule yang jatuh ke dalam rentang ukuran koloidal yang lebih kecil. Dalam air macromolecule ini mendapatkan muatan permukaan ionik yang menstabilkan mereka dan mereka tidak dapat menendang.
• Biological oxygen demand (BOD) dan chemical oxygen demand (COD) – BOD adalah ukuran jumlah oksigen yang dikonsumsi oleh bakteri selama dekomposisi materi organik. Memiliki tingkat BOD yang aman dalam limbah cair sangat penting untuk menghasilkan limbah cair berkualitas. Jika tingkat BOD terlalu tinggi maka air mungkin berisiko kontaminasi lebih lanjut, mengganggu proses pengolahan dan mempengaruhi produk akhir. Ada beberapa faktor yang dapat berkontribusi pada tingkat BOD yang tinggi seperti nitrat dan fosfat yang ada dalam limbah cair, suhu air, dan lain-lain. Setiap faktor mempengaruhi kehidupan tanaman dalam air, seperti alga, dan berhubung itu juga memiliki efek pada organisme yang membantu dekomposisi kontaminan air dalam proses pengolahan limbah cair. Kualitas terbaik dari pengolahan limbah cair akan terjadi di lingkungan yang mendukung kehidupan bakteri ini sambil mempertahankan populasi yang terkontrol dari mereka sehingga tidak mendorong dekomposisi bakteri yang cepat, yang akan menciptakan tingkat BOD yang lebih tinggi. Mirip dengan BOD adalah COD. COD mengukur jumlah oksigen yang dikonsumsi oleh air dalam proses dekomposisi dan oksidasi, khususnya dekomposisi materi organik dan oksidasi materi anorganik, atau kimia. COD adalah aplikasi yang biasanya digunakan untuk limbah cair industri.

Teknologi Pengolahan Limbah Cair

Teknologi untuk mengolah limbah cair industri biasanya dibagi menjadi empat kategori berikut yaitu (i) teknologi kimia, (ii) teknologi fisik, (iii) teknologi biologis, dan (iv) teknologi membran.

Teknologi kimia – Teknologi kimia utama untuk limbah cair industri adalah sebagai berikut.

• Neutralisasi – Ini adalah penyesuaian kekerasaan dan keasaman limbah cair ke nilai netral dengan pH 7.
• Pendawaan – Pendawaan adalah penambahan kimia ke limbah cair untuk mengubah komposisi kimia polutan sehingga senyawa yang baru terbentuk menendang selama sedimentasi. Pendawaan biasanya digunakan untuk pengeluaran logam berat dari limbah cair yang biasanya diendapkan sebagai hidroksida. Namun perlu memelihara limbah cair sebelumnya untuk menghapus zat yang mengganggu pendawaan logam berat.
• Koagulasi – Ini adalah penggunaan kimia untuk menyebabkan polutan menggumpal dan kemudian menendang selama sedimentasi. Koagulasi digunakan untuk klarifikasi limbah cair yang mengandung solid koloidal dan tersuspensi. Silika atau polyelectrolyte membantu pembentukan material yang menendang cepat. Limbah yang mengandung minyak emulsi dapat difilter dengan proses koagulasi. Proses ini sangat efisien untuk pengurangan warna limbah cair tetapi kurang efektif untuk pengurangan COD (chemical oxidation demand).
• Adsorpsi – Adsorpsi adalah penggunaan kimia yang menyebabkan polutan tertentu menempel pada permukaan kimia tersebut untuk penghapusan selanjutnya. Karbon aktif atau permukaan aktif sintetis digunakan untuk adsorpsi.
• Ion exchange – Proses ion exchange biasanya digunakan untuk pengeluaran anion dan kation yang tidak diinginkan dari limbah cair. Kation ditukar dengan hidrogen atau sodium dan anion dengan ion hidroksida. Resin ion exchange terdiri dari jaringan organik atau anorganik dengan kelompok fungsional yang terpasang. Sebagian besar resin ion exchange yang digunakan dalam pengolahan limbah cair adalah resin sintetis yang dibuat oleh polimerisasi senyawa organik.

Teknologi fisik – Teknologi fisik utama untuk limbah cair industri adalah sebagai berikut.

• Screening – Ini adalah penghapusan solid kasar dari limbah cair dengan menggunakan alat saringan.
• Klarifikasi dan sedimentasi – Klarifikasi dan sedimentasi limbah cair adalah proses umum dan penting di pabrik pengolahan limbah cair industri. Klarifier terdiri dari tangki atau basin yang menampung limbah cair selama waktu tertentu, memungkinkan solid atau material lain yang tersuspensi dalam air untuk menendang ke dasar.
• Floatasi – Floatasi dilakukan dengan bantuan gelembung udara/gas kecil yang disuntikkan ke dalam limbah cair. Gelembung udara/gas menyebabkan partikel polutan dalam limbah cair naik ke permukaan untuk penghapusan selanjutnya. Proses floatasi biasanya digunakan untuk pemisahan minyak. Minyak bebas melayang di permukaan tangki kemudian diambil dari atas.
• Air stripping – Ini adalah penghapusan senyawa organik volátil dan semi volátil dari limbah cair dengan menggunakan aliran udara.

Teknologi biologis – Pengolahan biologis adalah proses pengolahan limbah cair yang lebih alami daripada metode pengolahan limbah cair lainnya. Mikroorganisme memakan materi kompleks yang ada dalam limbah cair dan mengubahnya menjadi zat yang lebih sederhana, mempersiapkan air untuk pengolahan lebih lanjut. Tujuan utama dari teknologi biologis adalah untuk mengurangi tingkat BOD. Teknologi biologis utama untuk limbah cair industri adalah sebagai berikut.

• Air activated sludge process – Ini adalah proses aerob di mana bakteri memakan materi organik, nitrogen dan oksigen dari limbah cair dan tumbuh bakteri baru. Bakteri tersuspensi dalam aeration tank oleh aksi campuran dari udara yang ditiup ke dalam limbah cair.
• High purity activated sludge process – Ini adalah proses aerob yang mirip dengan air activated sludge process kecuali bahwa alih-alih udara oksigen murni ditiup ke dalam limbah cair.
• Aerated pond/lagoon process – Ini adalah proses aerob yang mirip dengan air activated sludge process. Dalam proses ini aerator mekanis digunakan baik untuk menyuntikkan udara ke dalam limbah cair atau untuk menyebabkan agitasi yang keras dari air limbah dan udara untuk mentransfer oksigen ke dalam limbah cair.
• Trickling filter process – Ini adalah proses aerob fixed film di mana tangki yang berisi media dengan rasio permukaan terhadap volume tinggi digunakan. Limbah cair dikeluarkan di atas tangki dan membabi buta (percolates) ke bawah media. Bakteri tumbuh pada media menggunakan materi organik dan nitrogen dari limbah cair. Proses trickling filter typikal ditunjukkan dalam Fig 1.
• Rotating biological process – Ini adalah proses aerob fixed film yang mirip dengan trickling filter process kecuali bahwa media didukung secara horizontal di seluruh tangki air limbah. Media tempat bakteri tumbuh diputar secara terus-menerus sehingga secara bergantian berada dalam air limbah dan udara.
• Oxidation ditch process – Proses ini mirip dengan activated sludge process. Secara fisik oxygen ditch berbentuk cincin dan dilengkapi dengan alat aerasi mekanis.

Fig 1 Typical trickling filter process

Teknologi membran – Dalam pengolahan limbah cair industri, teknologi membran semakin penting. Dengan bantuan teknologi ini mungkin untuk menghapus partikel, koloid dan macromolecule, sehingga limbah cair dapat disinfeksi. Teknologi membran biasanya diklasifikasikan sesuai rentang ukuran spesies yang dipisahkan.

Teknologi membran utama untuk limbah cair industri adalah sebagai berikut.

• Reverse osmosis – Proses reverse osmosis digunakan untuk memisahkan garam terlarut dan organik kecil.
• Nanofiltration – Proses ini digunakan untuk demineralisasi selektif air atau konsentrasi solusi organik. Proses ini digunakan untuk pemisahan antibiotik.
• Ultra filtration – Proses ini digunakan untuk memisahkan emulsi, koloid, macromolecule atau protein.
• Micro filtration – Proses ini digunakan untuk memisahkan partikel kecil, koloid besar dan sel mikroba.