BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Air Limbah

1. Pengertian Air Limbah

Sampah cair atau limbah cair atau air limbah adalah air kotor atau air bekas

yang tidak bersih serta mengandung zat-zat atau bahan-bahan yang

membahayakan kesehatan manusia atau hewan, terjadinya karena perbuatan

manusia.9 Air limbah atau air buangan adalah sisa air yang dibuang yang berasal

dari rumah tangga, industri maupun tempat-tempat umum lainnya dan pada

umumnya mengandung bahan-bahan atau zat-zat yang dapat membahayakan bagi

kesehatan manusia serta mengganggu lingkungan hidup.10 Air limbah (waste

water) adalah kotoran dari masyarakat dan rumah tangga dan juga berasal dari

industri, air tanah, air permukaan serta buangan lainnya. Dengan demikian air

buangan ini merupakan hal yang bersifat umum.4,8

Batasan lain mengatakan bahwa air limbah adalah kombinasi dari cairan dan

sampah cair yang berasal dari daerah pemukiman, perdagangan, perkantoran dan

industri bersama-sama dengan air tanah, air permukaan dan air hujan yang

mungkin ada.10 Dari beberapa definisi limbah cair dapat disimpulkan bahwa

limbah cair merupakan gabungan atau campuran dari air dan bahan-bahan

pencemar yang terbawa air baik dalam keadaan terlarut maupun tersuspensi yang

terbuang dari sumber domestik, industri dan pada saat tertentu tercampur dengan

air tanah, air permukaan atau air hujan.8

2. Sumber Air Limbah

Air limbah ini berasal dari berbagai sumber, secara garis besar dapat

dikelompokkan menjadi:

a) Air limbah yang bersumber dari rumah tangga (domestic wastes water), yaitu

air limbah yang berasal dari pemukiman penduduk. Pada umumnya air limbah

itu terdiri dari ekskreta (tinja dan air seni), air bekas cucian dapur dan kamar

mandi dan umumnya terdiri dari bahan-bahan organik.1,8,11

b) Air limbah industri (industrial wastes water), yang berasal dari berbagai jenis

industri akibat proses industri. Zat yang terkandung di dalamnya sangat

bervariasi sesuai dengan bahan baku yang dipakai oleh masing-masing

industri antara lain: nitrogen, sulfide, amoniak, lemak garam-garam, zat

pewarna, mineral, logam berat dan sebagainya.1,8,11

c) Air limbah kota praja (municipal wastes water), yaitu air limbah yang berasal

dari daerah perkantoran, perdagangan, hotel, restoran, tempat-tempat umum,

tempat-tempat ibadah dan sebagainya. Pada umumnya zat-zat yang

terkandung dalam jenis air limbah ini sama dengan air limbah rumah

tangga.1,8,11

3. Komposisi Air Limbah

Sesuai dengan sumber asalnya, maka air limbah mempunyai komposisi yang

sangat bervariasi dari setiap tempat dan setiap saat. Akan tetapi, secara garis besar

zat-zat yang terdapat di dalam air limbah dapat dikelompokkan seperti pada

skema berikut ini:4

Protein (65%) Butiran Karbohidrat (25%) Garam Lemak (10%) Metal

Anorganik Organik

Bahan padat (0,1%)

Air (99,9%)

Air limbah

Gambar 2.1 Skema Pengelompokan Bahan yang Terkandung di dalam Air Limbah

Susunan air kotor tersebut akan ditemui dalam tiga komponen utama,

yaitu:9,11

a. Bahan padat

b. Bahan cair

c. Bahan gas

Ketiga bahan tersebut berada dalam air limbah dalam bentuk:1

1) Bahan mengapung disebut floating material

2) Bahan yang larut atau dissolved solids

3) Bahan koloidal atau colloids

4) Bahan mengendap atau sediment

5) Bahan yang melayang atau dispersed solids atau suspended solids.

4. Dampak Air Limbah

Beberapa dampak/gangguan yang disebabkan oleh air limbah, antara lain:2

a. Gangguan terhadap kesehatan

Air limbah sangat berbahaya terhadap kesehatan manusia mengingat

bahwa banyak penyakit yang dapat ditularkan melalui air limbah. Air limbah

ini ada yang hanya berfungsi sebagai media pembawa saja seperti penyakit

kolera, radang usus, hepatitis infektiosa serta schistosomiasis. Selain sebagai

pembawa penyakit di dalam air limbah itu sendiri banyak terdapat bakteri

patogen penyebab penyakit, seperti: virus, Vibrio colera, Salmonella spp,

Shigella spp dan lain-lain.4

b. Gangguan terhadap kehidupan biotik

Dengan banyaknya zat pencemar yang ada di dalam air limbah maka

akan menyebabkan menurunnya kadar oksigen yang terlarut di dalam air

limbah akan menyebabkan kehidupan di dalam air yang membutuhkan

oksigen akan terganggu, dalam hal ini akan mengurangi perkembangannya.

Selain matinya ikan dan bakteri-bakteri di dalam air juga dapat menimbulkan

kerusakan pada tanaman dan tumbuhan air.4

c. Gangguan terhadap keindahan

Dengan semakin banyaknya zat organik yang dibuang oleh perusahaan

yang memproduksi bahan organik, maka setiap hari akan dihasilkan air

limbah yang berupa bahan-bahan organik dalam jumlah yang sangat besar.

Ampas yang berasal dari industri-industri ini perlu dilakukan pengendapan

terlebih dahulu sebelum dibuang ke saluran air limbah akan tetapi

memerlukan waktu yang sangat lama. Selama waktu tersebut maka limbah

mengalami proses pembusukan dari zat organik yang ada di dalamnya.

Sebagai akibat selanjutnya adalah timbulnya bau hasil penguraian dari zat

organik yang sangat menusuk hidung.4

Disamping bau yang ditimbulkan, maka dengan ampas akan

memerlukan tempat yang banyak dan mengganggu keindahan tempat di

sekitarnya. Selain bau dan tumpukan ampas yang mengganggu, maka warna

air limbah yang kotor akan menimbulkan gangguan pemandangan yang tidak

kalah besarnya.4

d. Gangguan terhadap kerusakan benda

Apabila air limbah mengandung gas karbondioksida yang agresif, maka

mau tidak mau akan mempercepat proses terjadinya karat pada benda yang

terbuat dari besi serta bangunan air kotor lainnya. Dengan cepat rusaknya

benda tersebut maka biaya pemeliharaannya akan semakin besar juga, yang

berarti akan menimbulkan kerugian material.4

B. Limbah Industri Tahu

1. Jenis Limbah

Industri tahu pada umumnya banyak menggunakan air untuk proses maupun

untuk pencucian alat dan biji kedelai. Perkiraan jumlah air buangan yang

dikeluarkan oleh industri tahu setiap kwintal kedelai (bahan baku) dikeluarkan

1,5-2 m3 air limbah. Disamping limbah cair juga dikeluarkan limbah padat

(ampas) dan kulit kedelai pada saat perendaman.6

a) Limbah Padat

Industri tahu membuang limbah padat pada saat pencucian yaitu berupa

biji yang jelek, ceceran biji dan batu kerikil yang terikut dalam biji. Pada saat

kedelai diproses menjadi susu kedelai dan disaring menghasilkan ampas.

Pemanfaatan limbah padat pada saat sekarang untuk makan ternak juga dapat

dibuat untuk tempe sebagai makanan yang enak untuk dimakan. Ternak yang

diberi makanan ampas tahu biasanya seperti: sapi, kerbau, kambing, babi dan

ikan.6

b) Limbah Cair

Seperti telah diutarakan di atas bahwa sebagian besar dari buangan

industri tahu adalah limbah cair dan limbah ini mengandung sisa air dari susu

tahu yang tidak tergumpal menjadi tahu. Oleh karena itu, limbah cair industri

tahu masih mengandung zat-zat organik misalnya protein, karbohidrat dan

lemak. Disamping mengandung zat terlarut juga mengandung padatan

tersuspensi atau padatan terendap misalnya potongan tahu yang hancur pada

saat pemrosesan karena kurang sempurna pada saat penggumpalannya.

Padatan tersuspensi maupun terlarut di alam mengalami perubahan fisika,

kimia dan biologi yang menghasilkan zat toksik atau menciptakan tumbuhnya

kuman dimana kuman ini dapat berupa kuman penyakit atau kuman lainnya

yang merugikan baik pada tahu sendiri atau tubuh manusia. Ciri lain apabila

dibiarkan dalam lingkungan air limbah berubah warnanya menjadi coklat

kehitaman dan berbau busuk.6

2. Karakteristik Air Limbah Industri Tahu

a) Temperatur

Temperatur air limbah industri tahu biasanya lebih tinggi dari temperatur

normal di badan air. Hal ini dikarenakan dalam proses pembuatan tahu selalu

pada temperatur panas baik pada saat penggumpalan atau pada saat menyaring

yaitu pada suhu 60-80 0C.6

Pencucian yang menggunakan air dingin selama proses berjalan tidak

mampu menurunkan suhu limbah tersebut. Limbah panas yang dikeluarkan

adalah sisa air susu tahu yang tidak tergumpal menjadi tahu, biasanya

berwarna kuning muda dan apabila direndam dalam satu hari akan berasa

asam (kecut).6

b) Warna

Warna air limbah transparan sampai kuning muda dan disertai adanya

suspensi warna putih. Zat terlarut dan tersuspensi yang mengalami penguraian

biologi maupun kimia akan berubah warna. Hal ini merupakan proses yang

paling merugikan, karena adanya proses dimana kadar oksigen di dalam air

limbah menjadi nol maka air limbah berubah menjadi warna hitam dan

busuk.6

c) Bau

Bau air limbah industri tahu dikarenakan proses pemecahan protein oleh

mikroba alam. Bau sungai atau saluran menyengat apabila di saluran tersebut

sudah berubah anaerob. Bau tersebut adalah terpecahnya penyusun dari

protein dan karbohidrat sehingga timbul bau busuk dari gas H2S.6

d) Kekeruhan

Padatan yang terlarut dan tersuspensi dalam air limbah industri tahu

menyebabkan air keruh. Zat yang menyebabkan air keruh adalah zat organik

atau zat-zat yang tersuspensi dari tahu atau kedelai yang tercecer atau zat

organik terlarut yang sudah terpecah sehingga air limbah berubah seperti

emulsi keruh.6

e) Biochemical Oxygen Demand (BOD)

Padatan yang terdapat dalam air limbah terdiri dari zat organik dan zat

anorganik. Zat organik tersebut misalnya protein, karbohidrat, lemak dan

minyak. Protein dan karbohidrat biasanya lebih mudah terpecah secara proses

biologi menghasilkan amoniak, sulfide dan asam-asam lainnya, sedangkan

lemak lebih stabil terhadap perusakan biologi, namun apabila ada asam

mineral dapat menguraikan asam lemak menjadi glycerol. Pada limbah tahu

adanya lemak ditandai banyaknya zat-zat terapung berbentuk skum.6

Untuk mengetahui berapa besarnya jumlah zat organik yang terlarut

dalam limbah dapat diketahui dengan melihat besarnya angka BOD. Angka

BOD ini menunjukkan jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk keperluan

aktifitas mikroba dalam memecah zat organik biodegradasi di dalam air

limbah, angka BOD dalam satuan mg per liter atau ppm (part per million) dan

biasanya dinyatakan dalam beban yaitu gram atau kg per satuan waktu.6

f) Chemical Oxygen Demand (COD)

Parameter ini dalam air limbah menunjukkan juga zat organik, terutama

zat organik non biodegradasi selain itu zat dapat dioksidasi oleh bahan kimia

K2Cr2O7 dalam asam, misalnya SO3 (Sulfit), NO2 (Nitrit) kadar tinggi dan zat-

zat reduktor lainnya. Besarnya angka COD biasanya lebih besar dari BOD,

biasanya 2 sampai 3 kali besarnya BOD.6

g) pH

pHdalam air limbah sangat dipengaruhi oleh kegiatan mikroba dalam pe

mecahan bahan organik. Air limbah cenderung asam dan pada keadaan asam

ini terlepas zat-zat yang mudah menjadi gas.6

3. Sumber Air Limbah Industri Tahu

Sumber air limbah tahu berasal dari proses pembuatan, baik dari pencucian

bahan baku sampai pada proses penggumpalan tahu yang meliputi pencucian alat

produksi, air cucian bekas kedelai, rendaman kedelai, sisa air asam dan termasuk

dari glontoran. Proses sortasi biasanya dilakukan dengan mencuci berkali-kali

sampai benda yang terikat terapung dan dibuang. Kemudian pada proses

perendaman, secara bertahap air diganti. Pada saat penggilingan, pemasakan

bubur kedelai dan penyaringan tidak ada limbah yang dibuang, sedangkan pada

proses penyaringan dihasilkan limbah dari air yang tidak menggumpal, air ini

selain temperaturnya panas juga mengandung polutan zat organik. Pada proses

pengepresan tahu, juga menghasilkan air limbah.6

Jumlah air yang digunakan untuk pengolahan tahu bervariasi tergantung dari

ketersediaan sumber air, metode pengolahan tahu dan kondisi bahan baku. Jumlah

air yang digunakan untuk pengolahan tahu antara 10-30 kali bobot bahan dasar

yang akan diolah. Jumlah air yang paling sering digunakan adalah antara 15-25

kali bobot kedelai.7

Secara lengkap sumber air limbah dapat dilihat pada gambar diagram alir

pembuatan tahu, di bawah ini:6

Kedelai

Sortasi & Pembersihan

Perendaman Air dingin

Air limbah

Pencucian Air dingin

Air limbah

Penggilingan Air dingin

Pemasakan bubur kedelai Air panas/dingin

Penyaringan Air hangat

Ampas

Penggumpalan

Air limbah panas Sebagian untuk air asam

Pengepresan/cetak

Air limbah

TAHU

Gambar 2.2 Diagram Alir Pembuatan Tahu

C. Pengolahan Air Limbah

1. Tujuan pengolahan air limbah

Tujuan pengolahan air limbah, antara lain:1,12,13

a) Ditinjau dari segi kesehatan untuk menghindari penyakit menular, karena air

merupakan media terbaik untuk kelangsungan hidup mikroba penyebab

penyakit menular.

b) Ditinjau dari segi estetika untuk melindungi air terhadap bau dan warna yang

tidak menyenangkan atau tidak diharapkan.

c) Ditinjau dari segi kelangsungan kehidupan di dalam air, misalnya untuk

kelompok hewan dan tanaman.

2. Klasifikasi pengolahan air limbah

Berdasarkan pada karakteristik air, pengolahan air limbah dibagi menjadi

tiga cara, yaitu: a. Pengolahan buangan secara fisis; b. Pengolahan buangan secara

kimia; c. Pengolahan buangan secara biologis.1

Beberapa contoh dari sistem pengolahan tersebut, adalah:1,3,4,14,15

a. Secara fisis, antara lain: 1) Filtrasi; 2) Evaporasi; 3) Screening; 4)

Sentrifugasi; 5) Flotasi; 6) Reverse Osmosis.

b. Secara kimia, antara lain: 1) Koagulasi; 2) Ion-Exchange Resin; 3) Klorinasi;

4) Ozonisasi.

c. Secara biologis, antara lain: 1) Lumpur Aktif; 2) Trickling Filter; 3) Kolam

Oksidasi; 4) Fermentasi Metan (penguraian anaerobik); 5) Dekomposisi

materi toksik; 6) Denitrifikasi.

3. Tahapan dalam pengolahan air limbah

Adapun secara garis besar kegiatan pengolahan air limbah dapat

dikelompokkan menjadi enam (6) bagian, antara lain: 2,9,13,14,15

a) Pengolahan Pendahuluan (pre treatment), bertujuan untuk pengambilan benda

terapung dan pengambilan benda yang mengendap seperti pasir, sampah, kayu

dan lain-lain.

b) Pengolahan Pertama (primary treatment) adalah proses pengolahan secara

kimiawi atau fisika untuk menetralkan dan memisahkan zat tersuspensi atau

menghilangkan zat padat tercampur melalui pengendapan atau pengapungan.

c) Pengolahan Kedua (secondary treatment) adalah tahap pengolahan biologis

untuk menghilangkan koloid senyawa organik atau senyawa organik terlarut

melalui oksidasi biokimia dengan bantuan mikroorganisme.

d) Pengolahan Ketiga (tertiary treatment) merupakan kelanjutan dari pengolahan

terdahulu. Pengolahan secara khusus sesuai dengan kandungan zat yang

terbanyak dalam air limbah, biasanya dilaksanakan pada industri yang

menghasilkan air limbah yang khusus pula. Pada tahap ini dilakukan

koagulasi, flokulasi dan filtrasi (saringan pasir) setelah itu baru dialirkan ke

badan air.

e) Pembunuhan Bakteri (desinfection) bertujuan untuk mengurangi atau

membunuh mikroorganisme patogen yang ada dalam air limbah.

f) Pengolahan Lanjutan (ultimate disposal), dari setiap tahap pengolahan air

limbah maka hasilnya adalah berupa air lumpur yang perlu diadakan

pengolahan secara khusus agar lumpur tersebut dapat dimanfaatkan kembali

untuk keperluan kehidupan.

ke

badan air Secondary treatment

Tertiary treatment

Primary treatment

Pre treatment

- Bar Screen - Netralisasi - Activated - Sedimentasi (saringan kasar) - Koagulasi sludge process - Koagulasi - Pemisah pasir - Flokulasi - Trickling filter - Flokulasi (grit chamber) - Sedimentasi - Lagoon - Filtrasi - Bak pemisah - Penukar ion (oil catcher) - Chlorinasi

- Pengeringan

Sludge treatment

Gambar 2.3 Kerangka Proses Pengolahan Air Limbah

D. Pengolahan Air Limbah Secara Biologis

Pengolahan limbah secara biologis adalah proses dengan mengikutsertakan

aktivitas atau pemanfaatan aktivitas dan kemampuan jasad hidup (mikroba).1,14

Pengolahan limbah secara biologis merupakan proses untuk menghilangkan

berbagai senyawa yang tidak diharapkan kehadirannya, baik senyawa yang berbahaya

untuk kehidupan ataupun akibat kehadirannya akan menimbulkan kerugian.1

Cara yang dapat dilakukan untuk mengolah limbah secara biologi dapat

dilakukan dalam kondisi anaerobik ataupun aerobik. Jasad hidup yang paling

menonjol peranannya adalah bakteri, jamur, mikroalgae serta protozoa. Tentunya

juga didalam batas-batas tertentu berjenis-jenis hewan kecil yang terdapat didalamnya

seperti serangga, cacing dan sebagainya.1

Sebagian besar limbah cair industri pangan dapat ditangani dengan mudah

dengan sistem biologis, karena polutan utamanya berupa bahan organik seperti

karbohidrat, lemak, protein dan vitamin. Polutan tersebut umumnya dalam bentuk

tersuspensi atau terlarut.14

Berdasarkan teknik pengendalian (immobilisasi) mikroorganisme dalam media

yang digunakan, pengolahan limbah cair secara biologis dapat dikelompokkan

menjadi:

1. Suspended Growth Processes

Suspended Growth Processes adalah proses pengolahan dengan

memanfaatkan mikroorganisme pengurai zat organik yang tersuspensi dalam

limbah cair yang akan diolah. Yang termasuk dalam kelompok ini antara lain:

proses lumpur aktif (activated sludge processes) dan kolam stabilisasi atau

oksidasi (waste stabilization ponds).8

a) Pengolahan dengan lumpur aktif (activated sludge processes)

Adalah pengolahan dengan cara membiakkan bakteri aerobik dalam

tangki aerasi yang bertujuan untuk menurunkan organik karbon atau organik

nitrogen. Dalam penurunan organik karbon, bakteri yang berperan adalah

bakteri heterotropik. Sumber energi berasal dari oksidasi senyawa organik dan

sumber karbon yang berasal dari organik karbon. BOD dan COD dipakai

sebagai ukuran atau satuan yang menyatakan konsentrasi organik karbon,

yang selanjutnya disebut substrat.8

b) Kolam stabilisasi atau oksidasi (waste stabilization ponds)

Kolam oksidasi mirip dengan kolam dangkal yang luas, biasanya

berbentuk empat persegi panjang dengan kedalaman hanya 1-1,5 meter. Pada

proses ini, seluruh limbah cair diolah secara alamiah dengan melibatkan

ganggang hijau untuk mengolah limbah cair yang berasal dari rumah tangga

ataupun kotoran dari kakus.8

Kolam ini merupakan cara yang paling ekonomis untuk pengolahan

limbah cair selama luas tanah memungkinkan dan harganya relatif murah.

Keuntungan yang diperoleh dari sistem ini, antara lain pemeliharaannya

mudah dan murah.8

2. Attached Growth Processes

Attached Growth Processes adalah pengolahan yang memanfaatkan

mikroorganisme yang menempel pada media yang membentuk lapisan film untuk

menguraikan zat organik. Proses ini sering disebut juga dengan fix bed. Influen

akan melakukan kontak dengan media ini sehingga terjadi proses biokimia.

Akibatnya bahan organik yang ada pada limbah cair tersebut dapat diturunkan

kandungannya. Beberapa teknik pengolahan limbah cair yang termasuk di dalam

kelompok ini, antara lain: saringan tetes (trickling filter) (akan dibahas pada sub

bab selanjutnya).8

E. Mikroorganisme Dalam Pengolahan Air Limbah Secara Biologis

Mikroba adalah jasad hidup yang memerlukan sumber nutrien dan lingkungan

kehidupan yang sesuai untuk aktivitasnya (metabolisme, perkembangbiakkan dan

penyebaran). Karena di dalam air limbah kadang-kadang didapatkan sejumlah benda

asing yang mungkin bersifat racun, maka pengaruhnya harus dapat dikontrol sebaik-

baiknya.1

Proses pengolahan limbah secara biologis akan menghasilkan indikator biologis

yang terdiri dari jenis-jenis mikroba yang berperan, tergolong dalam: bakteria,

mikroalgae dan protozoa. Selain mikroba tersebut adapula jasad lain yang ikut aktif,

walaupun tidak merupakan jasad utama seperti: jamur, serangga air dan hewan

lainnya.1,15

Bakteri diperlukan untuk menguraikan bahan organik yang ada di dalam air

limbah. Oleh karena itu, diperlukan jumlah bakteri yang cukup untuk menguraikan

bahan-bahan tersebut. Bakteri itu sendiri akan berkembang biak apabila jumlah

makanan yang terkandung di dalamnya cukup tersedia, sehingga pertumbuhan bakteri

dapat dipertahankan secara konstan.4

Jika jumlah bahan organik dalam air hanya sedikit, maka bakteri aerob mudah

memecahkannya tanpa mengganggu keseimbangan oksigen dalam air. Oksigen yang

dipakai akan segera dipakai, dengan bahan organik yang banyak maka bakteri

pengurai ini akan berlipat ganda karena banyak makanan. Hal ini biasanya

menyebabkan kekurangan oksigen.5

Dalam kondisi aliran air yang masih jernih mikroba belum melakukan aktivitas,

maka keadaan jasad akan tetap konstan tetapi begitu ada buangan masuk ke dalamnya

maka bakteri merupakan jasad yang pertama aktif, mulai menyesuaikan diri dengan

lingkungan yang baru. Turbulensi aliran air akan menimbulkan percampuran antara

massa yang terdapat di dalam air dengan air itu sendiri menyebabkan semua mikroba

mulai melakukan aktivitas.1

Keadaan aliran yang telah mengalami penambahan buangan akan ditandai oleh

adanya peningkatan aktivitas mikroba baik yang berhubungan erat dengan jumlah

konsentrasi nutrien ataupun dengan fluktuasi jasad. Jika kadar organik dari buangan

bernilai rendah, maka konsentrasi nutrien akan rendah pula sehingga mikroalgae akan

lebih baik tumbuhnya daripada bakteri. Keadaan seperti ini akan ditemukan jika

buangan tersebut dibuang ke aliran yang mempunyai volume besar.1

F. Trickling Filter

1. Pengertian trickling filter

Trickling filter merupakan salah satu aplikasi pengolahan air limbah dengan

memanfaatkan teknologi biofilm.8 Trickling filter ini terdiri dari suatu bak dengan

media permeabel untuk pertumbuhan organisme yang tersusun oleh lapisan materi

yang kasar, keras, tajam dan kedap air.1,8

Kegunaannya adalah untuk mengolah air limbah dengan mekanisme air

yang jatuh mengalir perlahan-lahan melalui lapisan batu untuk kemudian

tersaring.1

2. Komponen sistem trickling filter

Trickling filter mempunyai 3 komponen utama, yaitu :

a. Distributor

Air limbah didistribusikan pada bagian atas lengan distributor yang dapat

berputar.8

b. Pengolahan (pada media trickling filter)

Sistem pengolahan pada trickling filter terdiri dari suatu bak atau bejana

dengan media permeable untuk pertumbuhan bakteri.11 Bentuk bejana

biasanya bundar luas dengan diameter 6-60 meter, dindingnya biasanya

terbuat dari beton atau bahan lain tetapi tidak perlu kedap air. Di sepanjang

dinding diberi ventilasi dengan maksud agar terjadi pertukaran udara secara

baik (aerasi) sehingga proses biologis aerobik dapat berlangsung dengan baik.

Pada beberapa trickling filter, media disusun tanpa dinding jadi tidak

diperlukan ventilasi tetapi konstruksi seperti ini kurang baik.1

c. Pengumpul

Filter juga dilengkapi dengan underdrain untuk mengumpulkan biofilm yang

mati, kemudian diendapkan dalam bak sedimentasi. Bagian cairan yang keluar

biasanya dikembalikan lagi ke trickling filter sebagai air pengencer air baku

yang diolah.8

3. Faktor-faktor yang berpengaruh pada efisiensi penggunaan trickling filter

Agar fungsi trickling filter dapat berjalan dengan baik, diperlukan

persyaratan-persyaratan sebagai berikut:

a. Persyaratan Abiotis, yaitu:

Jenis media

Bahan untuk media trickling filter harus kuat, keras, tahan tekanan, tahan

lama, tidak mudah berubah dan mempunyai luas permukaan per unit

volume yang tinggi. Bahan yang biasa digunakan adalah kerikil, batu kali,

antrasit, batu bara, dan sebagainya. Akhir-akhir ini telah digunakan media

plastik yang dirancang sedemikian rupa sehingga menghasilkan panas

yang tinggi.1

Diameter media

Diameter media trickling filter biasanya antara 2,5-7,5 cm. Sebaiknya

dihindari penggunaan media dengan diameter terlalu kecil karena akan

memperbesar kemungkinan penyumbatan. Makin luas permukaan media,

maka makin banyak pula mikroorganisme yang hidup di atasnya.1

Ketebalan susunan media

Ketebalan media trickling filter minimum 1 meter dan maksimum 3-4

meter. Makin tinggi ketebalan media, maka akan makin besar pula total

luas permukaan yang ditumbuhi mikroorganisme sehingga makin banyak

pula mikroorganisme yang tumbuh menempel di atasnya.1

Lama waktu tinggal trickling filter

Diperlukan lama waktu tinggal yang disebut dengan masa pengkondisian

atau pendewasaan agar mikroorganisme yang tumbuh di atas permukaan

media telah tumbuh cukup memadai untuk terselenggaranya proses yang

diharapkan. Masa pengkondisian atau pendewasaan yang diperlukan

berkisar antara 2-6 Minggu.16 Lama waktu tinggal ini dimaksudkan agar

mikroorganisme dapat menguraikan bahan-bahan organik dan tumbuh di

permukaan media trickling filter membentuk lapisan biofilm atau lapisan

berlendir. Penelitian yang dilakukan oleh Arum Siwiendrayanti (2004),

pertumbuhan mikroorganisme pada media batu kali mulai terbentuk

lapisan biofilm pada hari ke-3 masa pengkondisian.20

pH

Pertumbuhan mikroorganisme khususnya bakteri, dipengaruhi oleh nilai

pH. Agar pertumbuhan baik, diusahakan nilai pH mendekati keadaan

netral. Nilai pH antara 4-9,5 dengan nilai pH yang optimum 6,5-7,5

merupakan lingkungan yang sesuai.1

Suhu

Pertumbuhan mikroorganisme juga dipengaruhi oleh suhu. Suhu yang baik

untuk pertumbuhan mikroorganisme adalah 25-370C. Selain itu suhu juga

mempengaruhi kecepatan reaksi dari suatu proses biologis. Bahkan

efisiensi dari trickling filter sangat dipengaruhi oleh suhu.1

Aerasi

Agar aerasi berlangsung dengan baik, media trickling filter harus disusun

sedemikian rupa sehingga memungkinkan masuknya udara ke dalam

sistem trickling filter tersebut. Ketersediaan udara dalam hal ini adalah

oksigen sangat berpengaruh terhadap proses penguraian oleh

mikroorganisme.1

Gambar 2.4 Skema Trickling Filter

b. Persyaratan Biotis Persyaratan biotis yang diperlukan dalam penggunaan trickling filter

adalah jenis, jumlah dan kemampuan mikroorganisme dalam trickling filter serta asosiasi kehidupan di dalamnya.1

Sumber : Unus Suriawira (2003)

4. Prinsip kerja trickling filter Air buangan yang diolah dengan trickling filter harus terlebih dahulu

diendapkan, karena pengendapan dimaksudkan untuk mencegah penyumbatan pada distributor dan media filter.1

Air limbah diteteskan secara periodik dan terus-menerus ke atas media trickling filter. Bahan organik yang ada dalam air limbah diuraikan oleh mikroorganisme yang menempel pada media filter. Bahan organik sebagai substrat yang terlarut dalam air limbah diabsorbsi biofilm atau lapisan berlendir dan kemudian dilepaskan sebagai bahan suspensi yang berkoagulasi yang kemudian karena massanya lebih berat maka lebih mudah mengendap.16

Bahan organik yang ada dalam limbah cair diuraikan oleh mikroorganisme yang menempel pada media filter. Pada bagian luar biofilm, bahan organik diuraikan oleh mikroorganisme aerobik. Pertumbuhan mikroorganisme akan mempertebal lapisan biofilm (0,1-0,2 mm).17 Oksigen yang terdifusi dapat dikonsumsi sebelum biofilm mencapai ketebalan maksimum. Pada saat mencapai ketebalan penuh, oksigen dapat mencapai penetrasi secara penuh, akibatnya bagian dalam atau permukaan media menjadi anaerobik.8

Gambar 2.5 Skema Kerja di dalam Bejana Trickling Filter

Pada saat lapisan biofilm mengalami penambahan ketebalan bahan organik

yang diabsorbsi dapat diuraikan oleh mikroorganisme, namun tidak dapat

mencapai mikroorganisme yang berada di permukaan media. Dengan kata lain,

tidak tersedia bahan organik untuk sel karbon pada bagian permukaan media

sehingga mikroorganisme pada bagian permukaan akan mengalami fase

indigenous (mati). Pada akhirnya, mikroorganisme sebagai biofilm tersebut akan

lepas dari media. Cairan yang masuk akan turut melepas atau mencuci dan

mendorong biofilm keluar. Setelah itu lapisan biofilm baru akan segera tumbuh.

Fenomena lepasnya biofilm dari media disebut juga sloughing.8

Sumber : Unus Suriawira (2003)

5. Mikroorganisme yang terdapat dalam trickling filter

Mikroorganisme yang umum didapatkan dalam trickling filter serta turut

berperan dalam proses penguraian bahan-bahan organik terutama air limbah yang

berasal dari industri pangan seperti industri tahu adalah bakteri dan mikroalgae.

Jamur, protozoa dan mikrofauna merupakan tambahan saja.1,6

Air limbah tahu yang banyak mengandung bahan-bahan organik akan

diuraikan mikroorganisme dan merangsang pertumbuhan mikroorganisme pada

permukaan media yang berupa lapisan biofilm.18

Lapisan biofilm terdiri dari bakteri, protozoa dan fungi (antara lain:

Zoogloea ramiqera, Carchesium dan Opercularia vorticella). Ketika air limbah

mengalir melalui biofilm tersebut, zat-zat organik yang larut akan segera

diuraikan dan zat-zat organik koloidal diserap pada permukaan biofilm tersebut.

Pada saat itu mikroorganisme akan tumbuh secara cepat.9

G. Biochemical Oxygen Demand (BOD)

Biochemical Oxygen Demand (BOD) adalah banyaknya oksigen dalam

milligram per liter (mg/l) yang dibutuhkan oleh mikroorganisme pada waktu

melakukan proses dekomposisi bahan organik yang ada di perairan. Pengukuran

konsentrasi oksigen yang digunakan untuk dekomposisi lebih penting daripada

pengukuran DO.4,19

Dalam literatur lain, BOD didefinisikan sebagai banyaknya oksigen yang

diperlukan oleh mikroorganisme pada saat pemecahan bahan organik bahwa organik

ini digunakan organisme sebagai bahan makanan dan energinya diperoleh dari proses

oksidasi.21

Parameter BOD secara umum banyak dipakai untuk menentukan tingkat

pencemaran air buangan. Penentuan BOD sangat penting untuk menelusuri aliran

pencemaran dari tingkat hulu ke muara. Selama pemeriksaan BOD, contoh yang

diperiksa harus bebas dari udara luar untuk mencegah kontaminasi dari oksigen yang

ada di udara bebas, konsentrasi air buangan atau sampel tersebut juga harus berada

pada suatu tingkat pencemaran tertentu. Hal ini untuk menjaga agar oksigen terlarut

selalu ada selama pemeriksaan. Hal ini penting diperhatikan mengingat kelarutan O2

dalam air terbatas dan hanya berkisar ± 9 ppm pada suhu 20 0C.21

Air buangan domestik yang tidak mengandung limbah industri mempunyai

BOD kira-kira 200 ppm. Limbah pengolahan pangan umumnya lebih tinggi dan

sering kali lebih dari 1000 ppm.18 Berdasarkan Menteri Negara Lingkungan Hidup

No. KEP-51/MENLH/10/1995 tentang baku mutu limbah cair bagi kegiatan industri.

Batas minimum limbah cair yang perbolehkan dibuang ke badan air yaitu 50 mg/l,

sedangkan batas maksimum yang diperbolehkan adalah 150 mg/l.

Kadar BOD ditentukan dengan mengukur jumlah oksigen yang diserap oleh

sampel limbah cair akibat adanya mikroorganisme selama satu periode waktu

tertentu, biasanya 5 hari, pada satu temperatur tertentu, umumnya 20 0C.8 Konsumsi

oksigen dapat diketahui dengan mengoksidasi air pada suhu 20 0C selama 5 hari dan

nilai BOD yang menunjukkan jumlah oksigen yang dikonsumsi dapat diketahui

dengan menghitung selisih konsentrasi oksigen terlarut sebelum dan sesudah

inkubasi. Pengukuran selama 5 hari pada suhu 20 0C ini hanya menghitung sebanyak

68 persen bahan organik yang teroksidasi.2

Penentuan waktu inkubasi adalah 5 hari, dapat mengurangi kemungkinan hasil

oksidasi amoniak (NH3) yang cukup tinggi sebagaimana diketahui bahwa amoniak

sebagai hasil sampingan ini dapat dioksidasi menjadi nitrit dan nitrat sehingga dapat

mempengaruhi hasil penentuan BOD. Reaksi kimia yang dapat terjadi:

2 NH3 + 3 O2 2 NO2- + 2 H+ +2 H2O

2 NO2 + O2 2 NO3-

Penentuan BOD berdasarkan pada pemeriksaan DO, biasanya dilakukan secara

langsung atau dengan cara pengenceran.21

Tabel 2.1 Tingkat Pencemaran Perairan Berdasarkan Nilai DO dan BOD

Parameter Tingkat Pencemaran DO BOD Rendah Sedang Tinggi

> 5 0 – 5

0

0 – 10 10 – 20

25 [

Sumber: Wirosarjono (1974)

H. Kerangka Teori

Industri tahu Proses:

- Perendaman - Pencucian - Penggumpalan - Pengepresan/

pencetakan

Air limbah

Sifat fisik Sifat biologi Sifat kimia

BOD melebihi baku mutu BOD sesuai baku mutu

Pengolahan air limbah

Fisik Biologi Kimia

Trickling Filter

Proses trickling filter

------ -

---

Sumber: Modifikasi 1,4,6,7

Diameter media Lama waktu tinggal Jenis media Ketebalan media Jenis mikroorganisme Jumlah mikroorganisme Kemampuan

mikroorganisme pH Suhu Aerasi

Karakteristik air limbah:- Temperatur - BOD - Warna - COD - Bau - pH - Kekeruhan

Penurunan kadar BOD

,12,13,22

Gambar 2.6 Kerangka Teori

I. Kerangka Konsep

- Di- La- Je- Je- Ju- Ke - Ae- pH- Su

Variabel Terikat Kadar BOD air limbah

Variabel Bebas Ketebalan media

trickling filter

Keterangan:

* : Dikontrol (

# : Diukur

Variabel yang lain diab

J. Hipotesis

Ada perbedaan

melewati trickling fil

trickling filter di Kelur

Variabel Pengganggu ameter media * ma waktu tinggal * nis media * nis mikroorganisme mlah mikroorganisme mampuan mikroorganisme rasi # hu #

Gambar 2.7 Kerangka Konsep

dikendalikan)

aikan (tidak diukur dan tidak dikendalikan)

penurunan kadar BOD air limbah tahu sebelum dan sesudah

ter berdasarkan variasi ketebalan batu kali sebagai media

ahan Jomblang Kecamatan Candi Sari Kota Semarang.