Bioremediasi Fase Cair (Liquid Phase Bioremediation)

Bioremediasi fase cair bertujuan untuk mengolah limbah dalam bentuk cair. Proses ini

menggunakan jenis reaktor, yang umum dipergunakan antara lain:

Lumpur Aktif (Activated Sludge)

Proses lumpur aktif (activated sludge) merupakan sistem yang banyak dipakai untuk

penanganan limbah cair secara aerobik. Lumpur aktif merupakan metode yang paling efektif

untuk menyingkirkan bahan-bahan tersuspensi maupun terlarut dari air limbah. Lumpur aktif

mengandung mikroorganisme aerobik yang dapat mencerna limbah mentah. Setelah limbah

cair didiamkan di dalam tangki sedimentasi, limbah dialirkan ke tangki aerasi. Di dalam

tangki aerasi, bakteri heterotrofik berkembang dengan pesatnya. Bakteri tersebut diaktifkan

dengan adanya aliran udara (oksigen) untuk melakukan oksidasi bahan-bahan organik. Bakteri

yang aktif dalam tangki aerasi adalah Escherichia coli, Enterobacter, Sphaerotilus natans,

Beggatoa, Achromobacter, Flavobacterium, dan Pseudomonas. Bakteri-bakteri tersebut

membentuk gumpalan- gumpalan atau flocs. Gumpalan tersebut melayang yang kemudian

mengapung di permukaaan limbah.

Sesudah dikembangkan pada 1910 an di Eropa dan Amerika Serikat, karena efisien dan

ekonomis, proses lumpur aktif mulai banyak digunakan dan menjadi proses aerobik yang

paling popular. Istilah “lumpur aktif” sering diartikan sebagai nama proses itu sendiri dan

juga sering diartikan sebagai padatan biologik yang merupakan motor di dalam proses

pengolahan.

Seperti pada gambar diatas, sesudah equalization tank di mana fluktuasi kwalitas/

kwantitas influen diratakan, limbah cair dimasukkan ke dalam tangki aerasi di mana terjadi

pencampuran dengan mikroorganisme yang aktif (lumpur aktif). Mikroorganisme inilah yang

melakukan penguraian dan menghilangkan kandungan organik dari limbah secara aerobik.

Oksigen yang dibutuhkan untuk reaksi mikroorganisme tersebut diberikan dengan cara

memasukkan udara ke dalam tangki aerasi dengan blower.Aerasi ini juga berfungsi untuk

mencampur limbah cair dengan lumpur aktif, hingga terjadi kontak yang intensif.Sesudah

tangki aerasi, campuran limbah cair yang sudah diolah dan lumpur aktif dimasukkan ke

tangki sedimentasi di mana lumpur aktif diendapkan, sedangkan supernatant dikeluarkan

sebagai effluen dari proses.

Sebagian besar lumpur aktif yang diendapkan di tangki sedimentasi tersebut

dikembalikan ke tangki aerasi sebagai return sludge supaya konsentrasi mikroorganisme

dalam tangki aerasinya tetap sama dan sisanya dikeluarkan sebagai excess sludge.

Sequencing Batch Reactor (SBR)

Contoh aplikasi reaktor tadah (batch) pengolah air limbah yang kian luas diterapkan

sekarang adalah SBR. Pada reaktor ini, lumpur aktif diendapkan setelah terjadi reaksi,

efluennya dibuang dan selanjutnya influen baru air limbah dimasukkan. Periode antara kedua

penambahan influen tersebut dinamai siklus dan berulang terus secara teratur. Pada sistem

SBR ini, jumlah tangkinya bisa hanya satu tapi bisa juga banyak tangki pengolah dan masing-

masing memiliki lima operasi dasar yaitu isi (fill), reaksi (react), endap (settle), buang (draw)

dan siaga (idle).

Pada saat fill, influen air limbah dimasukkan ke dalam biomassa sehingga volume air di

dalam tangki bertambah hingga taraf maksimum. Ada tiga cara fill yaitu static fill (tanpa

pengadukan atau aerasi), mixed fill (pengadukan tanpa aerasi), dan aerated fill. Tahap fill

dihentikan jika tangki sudah penuh. Reaksi biokimia yang dimulai pada saat fill akan selesai

selama tahap react. Reaksi dibedakan menjadi dua, bergantung pada konsentrasi oksigen

terlarut: (1) mixed react (konsentrasi oksigennya rendah atau kondisi anoxic /anaerobic) (2)

aerated react (konsentrasi oksigennya tinggi). Pembuangan lumpur atau sludge selama react

adalah cara yang sederhana untuk mengendalikan umur lumpur. Akhir dari fase reaksi

ditentukan oleh waktu atau taraf air di dalam tangki.

Berikutnya adalah fase endap (settle). Selama fase ini terjadi pemisahan lumpur di dalam

tangki dengan volume lebih dari 10 kali daripada klarifir konvensional yang digunakan di

dalam activated sludge konvensional. Perlakuan ini menjamin lapis lumpur (sludge blanket)

tetap tertinggal di dalam tangki pada saat fase buang (draw) dan tidak ikut meluap sebelum

proses draw selesai. Kecuali itu, sludge juga dapat dibuang pada saat proses settle selain

selama proses react. Lumpur yang dibuang pada akhir settle lebih pekat daripada selama

react. Ancaman prosesnya bisanya adalah lumpur apung (rising sludge). Untuk meniadakan

masalah lumpur apung ini, panjang waktu sesi draw sebaiknya jangan terlalu lama dan dapat

digunakan pipa dengan bantuan pompa benam (submersible).

Setelah draw usai, tangki siap menerima masukan baru air limbah lagi. Pada beberapa

modifikasi SBR, setelah tuntas tahap draw tersebut, tangki harus menunggu dulu. Jika

prosesnya seperti ini maka periodenya disebut siaga (idle). Begitulah siklus prosesnya.

Tampak bahwa SBR dapat berfungsi sebagai sistem lumpur aktif konvensional kontinu.

Perbedaan utama antara kedua sistem tersebut adalah SBR dapat berfungsi sekaligus sebagai

ekualisasi, aerasi dan sedimentasi. SBR sangat fleksibel sehingga dapat digunakan dalam

skala lab maupun skala lapangan. Begitu pun, SBR mampu mengolah air limbah kaya fosfat

yang sulit dilaksanakan dengan bioproses klasik konvensional.

Trickling Filter

Trickling Filter merupakan salah satu aplikasi pengolahan air limbah dengan

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

fermiabel untuk pertumbuhan organisme yang tersusun oleh materi lapisan yang kasar, keras,

tajam, dan kedap air. Kegunaannya adalah untuk mengolah air limbah dengan dengan

mekanisme air yang jatuh mengalir perlahan-lahan melalui melalui lapisan batu untuk

kemudian tersaring.

Tiga komponen utama trickling filter yaitu: distributor, pengolahan (pada media trickling

filter), pengumpul (underdrain). Sedangkan faktor-faktor yang berpengaruh pada efisiensi

trickling filter adalah: jenis media, diameter media, ketebalan susunan media, lama waktu

tinggal trickling filter, pH, suhu, aerasi.

Rotating Biological Contactor (RBC)

Rotating Biological Contactor (RBC) adalah suatu proses perngolahan air limbah secara

biologis yang terdiri atas didsc melingkar yang diputar oleh poros dengan kecepatan tertentu.

RBC mempunyai beberapa keuntungan, antara lain mudah dioperasikan, mudah dalam

perawatan, tidak membutuhkan banyak lahan, beberapa variasi parameter dapat di kontrol

seperti kecepatan putaran disc, resirkulasi, dan waktu detensi.

Sesuai dengan namanya, unit pengolah air limbah ini berotasi dengan pusat pada sumbu

atau as yang digerakkan oleh motor drive system dan/atau tiupan udara (air drive system) dari

difusser yang dibenam dalam air limbah, di bawah media. Berbahan plastik, media tempat

pelekatan mikroba dipasang sedemikian rupa sehingga terjadi kontak yang seluas-luasnya

dengan air limbah dan oksigen yang terjadi silih berganti.

Gambar unit trickling filter tampak atas

Mekanisme aerasinya terjadi ketika mikroba terpapar oksigen di luar air limbah sehingga

terjadi pelarutan oksigen akibat difusi. Sesaat kemudian, mikroba ini tercelup lagi ke dalam

air limbah sekaligus memberikan oksigen kepada mikroba yang tersuspensi di dalam bak.

Bersamaan dengan itu terjadi juga reintake material organik dan anorganik yang melekat di

dalam biofilm. Tetesan air berbutir-butir yang jatuh dari media plastik dan bagian biofilm

yang melekat di permukaan plastik juga memberikan peluang reaerasi. Begitu seterusnya

secara kontinyu 24 jam sehari, ada bagian yang terendam air, ada bagian yang terpapar

oksigen.

Fluidized-Bed Reactor

Fluidized Bed Reaktor adalah adalah jenis reaktor kimia yang dapat digunakan untuk

mereaksikan bahan dalam keadaan banyak fasa. Reaktor jenis ini menggunakan fluida (cairan

atau gas) yang dialirkan melalui katalis padatan (biasanya berbentuk butiran-butiran kecil)

dengan kecepatan yang cukup sehingga katalis akan terolak sedemikian rupa dan akhirnya

katalis tersebut dapat dianalogikan sebagai fluida juga. Proses ini dinamakan fluidas.

Prosedur pengerjaan: reaktan dimasukkan dari bagian bawah reaktor, sebagian kecil

katalis disuspensikan oleh reaktan yang berwujud gas ke dalam fluidized bed, sebagian

padatan kecil dari katalis dapat lepas dari atas reaktor, padatan terlepas dari reaktor

dipisahkan dengan menggunakan siklon untuk membuang padatan, kemudian gas tersebut

digunakan kembali ke dalam reaktor.

Kelebihan: reaktor mempunyai kemampuan untuk memproses fluida dalam jumlah yang

besar, pengendalian temperatur lebih baik, pencampuran (mixing) yang bagus untuk katalis

dan reaktan. Kelemahan: rancang-bangun kompleks sehingga biaya mahal, jarang digunakan

di (dalam) laboratorium.

Fixed Biofilm Reactor

Air limbah domestik merupakan salah satu sumber pencemaran air yang belum

tertangani dengan baik. Salah satu pengolahan limbah yang sederhana, ekonomis dan ramah

lingkungan adalah sistem biofilm. Biofilm merupakan suatu lingkungan kehidupan yang

Gambar fluidized bed reactor

kusus dari kelompok mikroorganisme yang melekat pada suatu permukaan padat dalam

lingkungan perairan. Pada dasarnya prinsip kerjanya yaitu lapisan biofilm yang melekat pada

medium akan menguraikan senyawa senyawa polutan yang ada di dalam air limbah misalnya

BOD, COD, ammonia, phosphor dan lainnya. Pada saat bersamaan dengan menggunakan

oksigen yang terlarut di dalam air senyawa polutan tersebut akan diuraikan oleh mikro-

organisme menjadi biomasa.

Pengolahan air limbah dengan proses biofilm mempunyai beberapa keunggulan antara

lain: pengoperasian mudah, lumpur yang dihasilkan sedikit, dapat digunakan untuk

pengolahan air limbah dengan konsentrasi rendah maupun konsentrasi tinggi, tahan terhadap

fluktuasi jumlah air limbah maupun fluktuasi konsentrasi, pengaruh penurunan suhu terhadap

efisiensi pengolahan kecil.

TUGAS PENGELOLAAN KUALITAS TANAH DAN AIR

Bioremediasi Fase Cair

DISUSUN OLEH :

NAMA : NIM :

SOFIA NIKMATURROHMAH 1009035002

NURI IRIANTI 1009035009

DWI ARIANI KHASANAH 1009035011

HADI SETIAWAN 1009035018

ANDREI D. TANJUNG 1009035031

HANRI 1009035046

MEY BANOWATI 1009035054

PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MULAWARMAN

SAMARIDA

2012