Download - Karakteristik Air Limbah VersiFinal
7/24/2019 Karakteristik Air Limbah VersiFinal
http://slidepdf.com/reader/full/karakteristik-air-limbah-versifinal 1/31
Karakteristik Air LimbahProf. Tjandra Setiadi, Ph.D.
Program Studi Teknik Kimia FTI
Pusat Studi Lingkungan Hidup (PSLH)Institut Teknologi Bandung
Email: [email protected]
7/24/2019 Karakteristik Air Limbah VersiFinal
http://slidepdf.com/reader/full/karakteristik-air-limbah-versifinal 2/31
KarakteristikAir Limbah
Fisik
KimiawiBiologis
7/24/2019 Karakteristik Air Limbah VersiFinal
http://slidepdf.com/reader/full/karakteristik-air-limbah-versifinal 3/31
Karakteristik Fisik
Karakteristik Fisik Kegunaan
Padatan total Menilai potensi penggunaan kembali air limbah dan
menentukan tipe unit pengolahan yang cocok
Padatan terendapkan Menentukan apakah padatan dapat mengendap secara
gravitasi pada waktu tertentu
Distribusi ukuran partikel Meniliai Kinerja unit proses pengolahan
Turbiditas Menilai kualitas dari air limbah yang telah diolah
Warna Menentukan kondisi dari air limbah (aestetik)
Transmitansi Menilai kecocokan efluen untuk disinfektan UV
Bau Menentukan apakah ada gangguan bau
Temperatur Penting sebagai parameter perancangan unit proses biologis
Densitas
Konduktivitas Menilai kecocokan efluen untuk penggunaan pertanian
(Sumber: Metcalf and Eddy, 2004)
7/24/2019 Karakteristik Air Limbah VersiFinal
http://slidepdf.com/reader/full/karakteristik-air-limbah-versifinal 4/31
Karakteristik Kimiawi (Anorganik )
Karakteristik Anorganik Kegunaan
Nitrogen total Mengukur konsentrasi nutrisi dan derajat dekomposisi di
dalam air limbahFosfor total
pH Mengukur tingkat keasaman/kebasaan di dalam air limbah
Alkalinitas Mengukur tingkat ‘buffer’ di dalam air limbah
Klorida (Cl-) Menilai kecocokan air limbah untuk penggunaan kembali di
bidang pertanian
Sulfat Mengukur potensi bau dan berdampak pada pengolahan
lumpur yang dihasilkan
Logam Menilai penggunaan kembali air limbah dan efek racun
selama pengolahan.
Unsur/senyawa anorganik
spesifik
Melihat keberadaan unsur tertentu di dalam air limbah
Berbagai gas
(O2, CO2, NH3, H2S, CH4)
Melihat keberadaan gas tertentu di dalam air limbah
(Sumber: Metcalf and Eddy, 2004)
7/24/2019 Karakteristik Air Limbah VersiFinal
http://slidepdf.com/reader/full/karakteristik-air-limbah-versifinal 5/31
Karakteristik Kimiawi (Organik)
Karakteristik Anorganik Kegunaan
BOD Mengukur kebutuhan oksigen untuk mengolah air limbah
secara biologis
COD Dapat digunakan untuk menggantikan tes BOD
NOD Mengukur kebutuhan oksigen untuk mengolah komponennitrogen di dalam air limbah menjadi nitrat
TOC Dapat digunakan untuk menggantikan tes BOD
Senyawa spesifik Menentukan keberadaan senyawa organik tertentu dan
menilai apakah perancangan tertentu perlu dilakukan untuk
menghilangkan senyawa tersebut
(Sumber: Metcalf and Eddy, 2004)
7/24/2019 Karakteristik Air Limbah VersiFinal
http://slidepdf.com/reader/full/karakteristik-air-limbah-versifinal 6/31
Karakteristik Biologis
Karakteristik Kegunaan
Bakteri Coliform Melihat keberadaan bakteri patogen
Mikroorganisme spesifik Melihat organisme tertentu untuk melihat penggunaan
kembali
(Sumber: Metcalf and Eddy, 2004)
7/24/2019 Karakteristik Air Limbah VersiFinal
http://slidepdf.com/reader/full/karakteristik-air-limbah-versifinal 7/31
Batasan Air Limbah untuk Industri di Indonesia
Parameter Konsentrasi (mg/L)COD 100-300
BOD 50-150
Minyak Nabati 5-10
Minyak Mineral 10-50
Zat Padatan Tersuspensi (TSS) 200-400
pH 6.0-9.0
Temperatur 38-40 oC
Amonia bebas (NH3) 1.0-5.0
Nitrat (NO3-N) 20-30
Senyawa aktif biru metilen 5-10
Sulfida (H2S) 0.05-0.10
Fenol 0.5-1.0
Sianida (CN) 0.05-0.50
(Sumber: Lampiran C Kepmen LH No. KEP-51/MENLH/10/1995)
7/24/2019 Karakteristik Air Limbah VersiFinal
http://slidepdf.com/reader/full/karakteristik-air-limbah-versifinal 8/31
Padatan
Klasifikasi padatan (Metcalf and Eddy, 2004)
7/24/2019 Karakteristik Air Limbah VersiFinal
http://slidepdf.com/reader/full/karakteristik-air-limbah-versifinal 9/31
Padatan
• Air limbah mengandung berbagai jenis padatan.
• Berdasarkan ukuran partikel, Padatan itu dapat
diklasifikasikan:
–
Padatan tersuspensi (suspended solid )Padatan tersuspensi merupakan padatan yang tersaring di dalam filter.
Ukuran pori filter dapat bervariasi antara 0.45 µm – 2.0 µm.
– Padatan terlarut (dissolved solid )
Padatan terlarut merupakan padatan yang lolos saring dari filter yangdigunakan.
7/24/2019 Karakteristik Air Limbah VersiFinal
http://slidepdf.com/reader/full/karakteristik-air-limbah-versifinal 10/31
Padatan
• Padatan tersuspensi (suspended solid )
Padatan tersuspensi dapat berupa tanah liat, lumpur, bakteri, alga, dan
buangan industri.
Konsentrasi SS yang tinggi dapat mempengaruhi kehidupan akuatik karena
menurunkan DO, mengurangi proses fotosintesis karena terhalangi
padatan, meningkatkan turbiditas, menghambat pernapasan,
memusnahkan spawning bed
• Padatan terlarut (dissolved solid )
Padatan terlarut dapat berupa garam-garam anorganik.
Padatan terlarut seperti senyawa besi dapat memberi warna di air,
senyawa karbonat membuat kerak di boiler.
7/24/2019 Karakteristik Air Limbah VersiFinal
http://slidepdf.com/reader/full/karakteristik-air-limbah-versifinal 11/31
Padatan
Alat filter untuk menyaring padatan
(http://biology.clc.uc.edu/fankhauser/Labs/Microbiology/Drinking
_Water/jpgs/Drinking_water.html)
7/24/2019 Karakteristik Air Limbah VersiFinal
http://slidepdf.com/reader/full/karakteristik-air-limbah-versifinal 12/31
Padatan
• Berdasarkan tingkat volatilitas, Padatan itu dapat
diklasifikasikan:
– Padatan volatil (volatile solid )
Padatan volatil merupakan padatan yang menguap dan terbakar pada
temperatur 500 ± 50oC.
– Padatan tetap ( fixed solid )
Padatan tetap merupakan sisa padatan yang masih tertinggal saat
padatan dipanaskan pada temperatur 500 ± 50oC.
7/24/2019 Karakteristik Air Limbah VersiFinal
http://slidepdf.com/reader/full/karakteristik-air-limbah-versifinal 13/31
Padatan Terendapkan
• Padatan terendapkan dapat
diukur dengan alat Imhoff cone
dengan cara melihat endapan
di dalam air limbah yang
dimasukkan ke dalam alattersebut selama 30 menit.
Imhoff cone
(http://www.aquaculturehub.org/photo/imho
ff-cone?context=popular)
7/24/2019 Karakteristik Air Limbah VersiFinal
http://slidepdf.com/reader/full/karakteristik-air-limbah-versifinal 14/31
pH
• pH yang sesuai dengan kehidupan makhluk hidup berada
pada rentang 6-9. Perairan yang baik memiliki rentang pH
antara 6-8 (air tawar) dan 8.1-8.4 (air laut).
• Asam seperti asam sulfat dapat menyebabkan iritasi bagi
mata, korosi.
• Basa seperti soda kaustik pada konsentrasi 25 ppm dapat
membuat ikan mati, kerapuhan, mengganggu pembentukan
flok, merusak vegetasi.
• Perubahan pH dapat mempengaruhi kelarutan logam-logam
beracun.
7/24/2019 Karakteristik Air Limbah VersiFinal
http://slidepdf.com/reader/full/karakteristik-air-limbah-versifinal 15/31
7/24/2019 Karakteristik Air Limbah VersiFinal
http://slidepdf.com/reader/full/karakteristik-air-limbah-versifinal 16/31
Nitrogen
• Amonia di dalam air dengan konsentrasi 1 mg/L dapat
menjadi racun bagi ikan dan organisme air.
• Konsentrasi nitrat yang tinggi di dalam air dapat
mengakibatkan methemoglobinemia, kelainan darah bagi
anak di bawah 3 bulan.
• Bentuk nitrogen yang umum ditemui di dalam air limbah
adalah : amonia (NH3 ; -III), ion amonium (NH4+; -III), ion nitrit
(NO2-; +III) dan ion nitrat (NO3
-; +V)
• Kandungan nitrogen diukur dengan berbagai metoda, lihat
Tabel berikutnya
7/24/2019 Karakteristik Air Limbah VersiFinal
http://slidepdf.com/reader/full/karakteristik-air-limbah-versifinal 17/31
Nitrogen
Bentuk Nitrogen Singkatan Definisi
Gas amonia NH3 NH3
Ion amonium NH4
+
NH4
+
Total amonia nitrogen TANa NH3 + NH4
+
Nitrit NO2- NO2
-
Nitrat NO3- NO3
-
Total anorganik nitrogen TINa NH3 + NH4+ + NO2
- + NO3-
Total Kjeldahl nitrogen TKNa N organik + NH3 + NH4+
Nitrogen organik N organika TKN- (NH3 + NH4+)
Total nitrogen TNa N organik + NH3 + NH4+ + NO2
- + NO3-
a Semua bentuk diukur sebagai N
• Bentuk-bentuk nitrogen didefinisikan dalam berbagai bentuk:
(Sumber: Metcalf and Eddy, 2004)
7/24/2019 Karakteristik Air Limbah VersiFinal
http://slidepdf.com/reader/full/karakteristik-air-limbah-versifinal 18/31
Fosfor
• Fosfor juga merupakan nutrien yang penting bagi makhlukhidup.
• Apabila kosentrasi fosfor juga terlalu tinggi, fosfor juga dapat
menyebabkan eutrofikasi di lingkungan.
• Bentuk fosfor yang umum ditemukan di perairan adalahorthofosfat, polifosfat, dan fosfat organik.
• Orthofosfat dapat berbentuk dalam : PO43-, HPO4
2-, H2PO4-,
H3PO4.
• Polifosfat berbentuk molekul dengan dua atau lebih atom P, Odan H. Polifosfat perlu dihidrolisis terlebih dahulu dan
membentuk senyawa orthofosfat.
7/24/2019 Karakteristik Air Limbah VersiFinal
http://slidepdf.com/reader/full/karakteristik-air-limbah-versifinal 19/31
Sulfur
• Sulfur di dalam air limbah umumnya berbentuk dalam ion sulfat.
• Sulfat direduksi secara anaerobik menjadi H2S dengan reaksi
sebagai berikut:
• H2S ini dapat dioksidasi lebih lanjut secara biologis menjadi asam
sulfat yang bersifat korosif.
7/24/2019 Karakteristik Air Limbah VersiFinal
http://slidepdf.com/reader/full/karakteristik-air-limbah-versifinal 20/31
Minyak dan Lemak
• Minyak dan lemak (oil and grease) merupakan parameter
yang meliputi lemak, minyak, lilin, dan senyawa-senyawa yang
terkait.
• Jika senyawa minyak dan lemak tidak dihilangkan dari air
limbah, senyawa ini dapat mengganggu dengan cara (1)
membentuk lapisan di permukaan air, (2) mencegah penetrasi
sinar, (3) menjadi racun bagi beberapa ikan tertentu, (4)
bahaya kebakaran.
7/24/2019 Karakteristik Air Limbah VersiFinal
http://slidepdf.com/reader/full/karakteristik-air-limbah-versifinal 21/31
Bahan Berbahaya dan Beracun
• Bahan B3 meliputi logam berat ( ferrous dan non-ferrous) dan
zat kimia
• Logam berat mencakup Al, Sb, As, Ba, Be, Cr, Co, Cd, Cu, Fe,
Pb, Mn, Hg, Mo, Ni, Se, Ag, Ti, V, Zn.
• Logam berat ini bersifat racun dalam konsentrasi rendah
terhadap makhluk hidup.
• Senyawa kimia yang beracun meliputi: pestisida, sianida,
sulfida, fenol, dsb.
7/24/2019 Karakteristik Air Limbah VersiFinal
http://slidepdf.com/reader/full/karakteristik-air-limbah-versifinal 22/31
BOD
• BOD atau Biochemical Oxygen Demand merupakan parameter
yang dapat mengukur konsentrasi senyawa organik di dalam
air limbah.
• Secara umum BOD adalah pengukuran tak langsung terhadap
banyaknya oksigen yang digunakan mikroorganisme untuk
mendekomposisi materi organik.
• BOD dilakukan dengan menguji sampel air dengan
membiarkan pada suhu konstan 20oC selama 5 hari.
• Perairan yang baik memiliki nilai BOD 1-2 ppm.
7/24/2019 Karakteristik Air Limbah VersiFinal
http://slidepdf.com/reader/full/karakteristik-air-limbah-versifinal 23/31
BOD
• Keuntungan tes BOD
1. Menentukan kebutuhan oksigen yang
akurat yang diperlukan untuk
pengolahan biologis
2. Menentukan ukuran unit IPAL3. Menentukan efisiensi beberapa
proses pengolahan
4. Menentukan batas baku mutu air
pengolahan limbah
Prosedur tes BOD (Henze, dkk. 1995)
7/24/2019 Karakteristik Air Limbah VersiFinal
http://slidepdf.com/reader/full/karakteristik-air-limbah-versifinal 24/31
BOD
• Keterbatasan tes BOD
1. Waktu yang diperlukan untuk tes ini cukup panjang (5 hari, 20 hari)
2. Membutuhkan pretreatment apabila limbahnya mengandung senyawa
racun
3. Hanya mengukur senyawa organik yang biodegradabel4. Uji ini tidak memiliki validitas stokiometrik
7/24/2019 Karakteristik Air Limbah VersiFinal
http://slidepdf.com/reader/full/karakteristik-air-limbah-versifinal 25/31
BOD
Kurva BOD (http://www.bre.umd.edu/agtopics/topics-julyaug-20.html)
7/24/2019 Karakteristik Air Limbah VersiFinal
http://slidepdf.com/reader/full/karakteristik-air-limbah-versifinal 26/31
COD
• COD atau Chemical Oxygen Demand merupakan ukuran tak
langsung terhadap banyaknya oksigen yang diperlukan untuk
mengoksidasi materi organik limbah dengan menggunakan
senyawa kalium dikromat (K2Cr2O7) atau kalium permanganat
(KMnO4) dalam pelarut asam.
• Nilai COD selalu lebih tinggi dari BOD karena banyak bahan
organik yang dapat dioksidasi secara kimiawi tetapi tidak
secara biologis.
• COD tidak dapat mengoksidasi senyawa amonia
• Analisis COD dapat dilakukan dengan cepat selama 2 jam.
7/24/2019 Karakteristik Air Limbah VersiFinal
http://slidepdf.com/reader/full/karakteristik-air-limbah-versifinal 27/31
COD
(a) (b)
Peralatan analitis COD (a) dan vial reagen COD (b)(http://www.idswater.com/water/us/chemical_oxygen_demand_analyzer/529/products.html)
(http://www.camlabworld.com/cod-vials-standards-for-chemical-oxygen-demand-c2866.aspx)
7/24/2019 Karakteristik Air Limbah VersiFinal
http://slidepdf.com/reader/full/karakteristik-air-limbah-versifinal 28/31
TOD
• TOD atau Total Oxygen Demand merupakan parameter lain
selain BOD dan COD yang mampu mengukur kebutuhan
oksigen total yang diperlukan untuk mengoksidasi senyawa
organik.
• Analisis TOD dilakukan dengan menggunakan katalis tertentu
(platinum) dan dioksidasi dengan temperatur tinggi (900oC)
• Hasil dari TOD lebih tinggi dibandingkan COD dan BOD.
7/24/2019 Karakteristik Air Limbah VersiFinal
http://slidepdf.com/reader/full/karakteristik-air-limbah-versifinal 29/31
TOC
• Analisis TOC atau Total Organic Carbon dilakukan dengan
mengoksidasi senyawa organik menjadi CO2 dengan
pemanasan. Teknik ini sangat cepat dan hasilnya akurat.
• TOC berbeda baik dengan BOD, COD, maupun TOD karena
analisis TOC menentukan banyaknya atom karbon dan tidak
memberikan kebutuhan oksigen yang diperlukan untuk
oksidasi.
• Analisis TOC membutuhkan peralatan yang mahal dan teknisi
khusus. Selain itu data perbandingan untuk TOC sangatterbatas.
7/24/2019 Karakteristik Air Limbah VersiFinal
http://slidepdf.com/reader/full/karakteristik-air-limbah-versifinal 30/31
Karakteristik Biologis
• Di dalam air limbah terdapat berbagai
jenis mikroorganisme seperti virus,
bakteri, jamur, protozoa, nematoda, dll.
• Tujuan dari pengujian mikrobial adalah
untuk mendeteksi bakteri-bakteri
patogen yang dapat mengganggu
kesehatan manusia. Namun, bakteri
pembuat penyakit ini tidak mudah
diidentifikasi.
• Tes yang digunakan untuk menentukan
kontaminasi umumnya menggunakan
mikroorganisme coliform.
Tes coliform (http://www.water-research.net/Watershed/fecalba
cteria.htm)
7/24/2019 Karakteristik Air Limbah VersiFinal
http://slidepdf.com/reader/full/karakteristik-air-limbah-versifinal 31/31
Daftar Pustaka
• Davis, M.L. 2010. Water and Wastewater Engineering :
Design Principles and Practice. McGrawHill: New York
• Henze, M.; Harremoes, P.; Jansen, J.C.; Arvin, E. 1995.
Wastewater Treatment: Biological and Chemical
Processes. Springer-Verlag: Berlin
• Metcalf dan Eddy. 2004. Wastewater Engineering:
Treatment and Reuse. McGrawHill: New York