Pengolahan Air Limbah Industri
Pengolahan Air Limbah Industri
Air digunakan dalam industri untuk kebutuhan proses, untuk pendinginan, untuk pembangkitan uap, untuk menekan debu dan banyak kegunaan lainnya. Air limbah industri adalah air buangan yang dihasilkan setelah air digunakan untuk tujuan di atas. Air limbah industri adalah hasil zat selain air yang terlarut atau tersuspensi dalam air.
Pengolahan air limbah industri mencakup mekanisme dan proses yang digunakan untuk mengolah air yang telah tercemar dalam beberapa cara atau lainnya karena penggunaan air dalam kegiatan di atas. Tujuan pengolahan adalah untuk menghilangkan zat terlarut dan tersuspensi dari air limbah sehingga air olahan dapat dibuang dengan aman ke lingkungan atau dapat didaur ulang kembali dalam proses yang sama atau dapat digunakan dalam proses yang berbeda.
Konstituen air limbah
Air limbah industri mengandung konstituen berikut yang memerlukan pengolahan yang tepat.
- Padatan tersuspensi – Ini adalah kontaminan yang terlihat dengan mata telanjang dan umumnya dapat disaring dari air menggunakan kertas saring biasa. Meskipun tidak ada definisi keras dan cepat, padatan tersuspensi cenderung berukuran lebih besar dari 1 – 2 mikron. Jika air dibiarkan tanpa mengganggunya, padatan tersuspensi akan mengendap di dasar wadah seiring waktu.
- Padatan terlarut – Ini adalah kontaminan yang tidak terlihat dengan mata telanjang dan tidak dapat dihilangkan dari air dengan penyaringan. Padatan terlarut didefinisikan sebagai bahan yang umumnya berukuran lebih kecil dari 0,45 mikron. Padatan terlarut adalah zat yang biasanya larut atau zat yang larut secara terbalik. Zat yang biasanya larut adalah bahan yang menjadi lebih larut dengan meningkatnya suhu. Zat larut terbalik biasanya disebut sebagai 'kekerasan' ion dan umumnya terbatas pada garam kalsium, magnesium, strontium dan barium dalam pengolahan air. Bahan-bahan ini menjadi kurang larut dengan meningkatnya suhu. Bahan-bahan ini membentuk kerak pada permukaan panas boiler atau tabung penukar panas.
- Padatan koloid – Ini adalah padatan yang tidak cukup kecil untuk dianggap terlarut tetapi tidak cukup besar untuk dianggap sebagai padatan tersuspensi. Umumnya bahan koloid akan muncul sebagai kabut di dalam air, dan tidak mungkin untuk melihat partikel yang berbeda dengan mata telanjang. Bahan koloid biasanya dalam kisaran ukuran ~0,45 hingga ~2,0 mikron. Padatan koloid tidak mengendap dari air karena ukurannya sangat kecil sehingga sangat dipengaruhi oleh muatan permukaan ioniknya. Suspensi koloid dalam air dikatakan sebagai suspensi stabil.
- Warna – Ini adalah jenis suspensi koloid. Molekul organik yang memberikan warna pada air permukaan mentah hanyalah makromolekul yang termasuk dalam kisaran ukuran koloid yang lebih kecil. Dalam air, makromolekul ini mengambil muatan permukaan ionik yang menstabilkannya dan tidak dapat mengendap.
- Biological oxygen demand (BOD) dan chemical oxygen demand (COD) – BOD adalah ukuran jumlah oksigen yang dikonsumsi oleh bakteri selama dekomposisi bahan organik. Memiliki tingkat BOD yang aman dalam air limbah sangat penting untuk menghasilkan air limbah yang berkualitas. Jika kadar BOD terlalu tinggi maka air dapat berisiko terkontaminasi lebih lanjut, mengganggu proses pengolahan dan mempengaruhi produk akhir. Ada beberapa faktor yang dapat berkontribusi terhadap kadar BOD yang tinggi seperti nitrat dan fosfat yang ada dalam air limbah, suhu air, dan lain-lain. Setiap faktor mempengaruhi kehidupan tanaman di dalam air, seperti alga, dan pada gilirannya juga berpengaruh pada organisme yang membantu menguraikan kontaminan air dalam proses pengolahan air limbah. Pengolahan air limbah dengan kualitas terbaik akan terjadi di lingkungan yang mendukung kehidupan bakteri ini sambil mempertahankan populasi terkontrol dari mereka agar 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 bahan organik dan oksidasi bahan anorganik, atau bahan kimia. COD adalah aplikasi yang biasanya digunakan untuk air limbah industri.
Teknologi pengolahan air limbah
Teknologi untuk mengolah air limbah industri biasanya dibagi menjadi empat kategori berikut yaitu (i) teknologi kimia, (ii) teknologi fisik, (iii) teknologi biologi, dan (iv) teknologi membran.
Teknologi kimia – Teknologi kimia utama untuk air limbah industri adalah sebagai berikut.
- Netralisasi – Penyesuaian alkalinitas dan keasaman air limbah ke nilai netral dengan pH 7.
- Precipitation – Curah hujan adalah penambahan bahan kimia ke dalam air limbah untuk mengubah komposisi kimia polutan sehingga senyawa yang baru terbentuk mengendap selama sedimentasi. Pengendapan biasanya digunakan untuk menghilangkan logam berat dari air limbah yang biasanya diendapkan sebagai hidroksida. Namun air limbah perlu diolah terlebih dahulu untuk menghilangkan zat-zat yang mengganggu pengendapan logam berat.
- Koagulasi – Ini adalah penggunaan bahan kimia untuk menyebabkan polutan menggumpal dan kemudian mengendap selama sedimentasi. Koagulasi digunakan untuk klarifikasi air limbah yang mengandung padatan koloid dan tersuspensi. Silika atau polielektrolit membantu dalam pembentukan bahan pengendapan yang cepat. Limbah yang mengandung minyak teremulsi dapat dijernihkan dengan proses koagulasi. Proses ini sangat efisien untuk pengurangan warna air limbah tetapi kurang efektif untuk pengurangan COD (permintaan oksidasi kimia).
- Adsorpsi – Adsorpsi adalah penggunaan bahan kimia yang menyebabkan polutan tertentu menempel pada permukaan bahan kimia tersebut untuk selanjutnya dihilangkan. Karbon aktif atau permukaan aktif sintetis digunakan untuk adsorpsi.
- Pertukaran ion – Proses pertukaran ion biasanya digunakan untuk menghilangkan anion dan kation yang tidak diinginkan dari air limbah. Kation ditukar dengan hidrogen atau natrium dan anion ditukar dengan ion hidroksil. Resin penukar ion terdiri dari struktur jaringan organik atau anorganik dengan gugus fungsi yang melekat. Kebanyakan resin penukar ion yang digunakan dalam pengolahan air limbah adalah resin sintetis yang dibuat dari polimerisasi senyawa organik.
Teknologi fisik – Teknologi fisik utama untuk air limbah industri adalah sebagai berikut.
- Penyaringan – Ini adalah pembuangan padatan kasar dari air limbah dengan menggunakan alat penyaring.
- Klarifikasi dan sedimentasi – Klarifikasi dan sedimentasi air limbah adalah proses umum dan penting di instalasi pengolahan air limbah industri. Clarifiers terdiri dari tangki atau bak yang menampung air limbah untuk jangka waktu tertentu, memungkinkan padatan atau bahan lain yang tersuspensi di dalam air untuk mengendap di dasar.
- Floatation – Floatation dilakukan dengan bantuan gelembung udara/gas kecil yang disuntikkan ke dalam air limbah. Gelembung udara/gas menyebabkan partikel polutan dalam air limbah naik ke permukaan untuk selanjutnya dibuang. Proses pengapungan biasanya digunakan untuk pemisahan minyak. Minyak bebas diapungkan ke permukaan tangki dan kemudian disaring.
- Pengupasan udara – Penghapusan senyawa organik yang mudah menguap dan semi-volatil dari air limbah dengan menggunakan aliran udara.
Teknologi biologis – Pengolahan biologis adalah proses pengolahan air limbah yang lebih alami daripada metode pengolahan air limbah lainnya. Mikroorganisme memakan bahan kompleks yang ada dalam air limbah dan mengubahnya menjadi zat yang lebih sederhana, menyiapkan air untuk pengolahan lebih lanjut. Tujuan utama dari teknologi biologis adalah untuk mengurangi tingkat BOD. Teknologi biologis utama untuk air limbah industri adalah sebagai berikut.
- Proses lumpur aktif udara – Ini adalah proses aerobik di mana bakteri mengkonsumsi bahan organik, nitrogen dan oksigen dari air limbah dan menumbuhkan bakteri baru. Bakteri tersuspensi dalam tangki aerasi dengan aksi pencampuran udara yang ditiupkan ke dalam air limbah.
- Proses lumpur aktif dengan kemurnian tinggi – Ini adalah proses aerobik yang mirip dengan proses lumpur aktif udara kecuali di tempat oksigen murni disuntikkan ke dalam air limbah.
- Proses kolam/laguna aerasi – Ini adalah proses aerobik yang mirip dengan proses lumpur aktif udara. Dalam proses ini, aerator mekanis digunakan untuk menyuntikkan udara ke dalam air limbah atau menyebabkan agitasi hebat pada air limbah dan udara untuk mentransfer oksigen ke air limbah.
- Proses trickling filter – Ini adalah proses aerobik film tetap di mana tangki yang berisi media dengan rasio permukaan terhadap volume yang tinggi digunakan. Air limbah dibuang di bagian atas tangki dan menetes (meresap) ke bawah media. Bakteri tumbuh pada media memanfaatkan bahan organik dan nitrogen dari air limbah. Proses trickling filter yang khas ditunjukkan pada Gambar 1.
- Proses biologis berputar – Ini adalah proses aerobik film tetap yang mirip dengan proses filter menetes kecuali bahwa media didukung secara horizontal melintasi tangki air limbah. Media tempat tumbuhnya bakteri tersebut terus menerus diputar sehingga berada di air limbah dan udara secara bergantian.
- Proses parit oksidasi – Proses ini mirip dengan proses lumpur aktif. Secara fisik parit oksigen berbentuk cincin dan dilengkapi dengan alat aerasi mekanis.
Gbr 1 Proses trickling filter yang umum
Teknologi membran – Dalam pengolahan air limbah industri, teknologi membran menjadi semakin penting. Dengan bantuan teknologi ini dimungkinkan untuk menghilangkan partikel, koloid dan makromolekul, sehingga air limbah dapat didesinfeksi. Teknologi membran biasanya diklasifikasikan menurut kisaran ukuran spesies yang terpisah.
Teknologi membran utama untuk air limbah industri adalah sebagai berikut.
- Reverse osmosis – Proses reverse osmosis digunakan untuk memisahkan garam terlarut dan organik kecil.
- Nanofiltrasi – Proses ini digunakan untuk demineralisasi selektif air atau konsentrasi larutan organik. Proses tersebut digunakan untuk pemisahan antibiotik.
- Filtrasi ultra – Proses ini digunakan untuk memisahkan emulsi, koloid, makromolekul, atau protein.
- Filtrasi mikro – Proses ini digunakan untuk memisahkan partikel kecil, koloid besar, dan sel mikroba.
