Teknik Lingkungan Kuliah 11Karakteristik Limbah Cair

Pengertian Pencemaran AirPencemaran air adalah penyimpangan sifatsifat air dari keadaan normal, bukan dari kemurniannya. Air di alam tidak pernah terdapat dalam bentuk murni, tetapi bukan berarti semua air sudah terpolusi. Sebagai contoh, meskipun di daerah pegunungan atau hutan yang terpencil dengan udara yang bersih dan bebas dari polusi, air hujan selalu mengandung bahanbahan terlarut seperti CO2 , O2 dan N2 serta bahanbahan tersuspensi seperti debu dan partikelpartikel lainnya yang terbawa dari atmosfer. Air permukaan dan air tanah biasanya mengandung beberpa bahan terlarut seperti Na, Mg, Ca dan Fe. Air yang mengandung komponen-2 tersebut dalam jumlah tinggi disebut air sadah. Air minum pun bukan merupakan air murni, meskipun bahanbahan tersuspensi dan bakteri mungkin telah dihilangkan dari air tersebut, tetapi mungkin masih mengandung komponenkomponen terlarut lainnya.

Bahan Pencemar AirCiriciri air yang mengalami pencemaran sangat bervariasi tergantung dari jenis air dan polutannya atau komponen yang mengakibatkan polusi. Karakteristik limbah cair dapat dilihat dari beberapa komponen a.l:Padatan (tersuspensi, terlarut, total, minyak)pHOksigen terlarut Kebutuhan oksigen (BOD, COD)MikroorganismeNutrienSenyawa anorganik dan logam beratKomponen organik sintetikBahan radioaktif

1. PadatanAir yang terpolusi selalu mengandung padatan yang dapat dibedakan atas empat kelompok berdasarkan besar partikelnya dan sifatsifat lainnya, terutama kelarutannya yaitu:A. Padatan terendap (sedimen),B. Padatan tersuspensi dan koloidC. Padatan terlarutD. Minyak dan lemakDalam analisis air, selain padatanpadatan tersebut di atas sering juga dilakukan analisis terhadap total padatan, yaitu semua padatan setelah airnya dihilangkan atau diuapkan. Padatan yang terdapat di dalam air juga dapat dibedakan atas padatan organik dan anorganik. Padatan organik umumnya berasal dari minyak.

1.A. Padatan Terendap (sedimen)Sedimen adalah padatan terendap adalah padatan yang dapat langsung mengendap jika air didiamkan selama beberapa waktu. Padatan yang mengendap tersebut terdiri dari partikelpartikel yang mempunyai ukuran relatif besar dan berat, sehingga dapat mengendap dengan sendirinya.

Sedimen dalam jumlah besar sangat merugikan, karena halhal sebagai berikut:1. Menyebabkan penyumbatan saluran air 2. Mengurangi populasi ikan/hewan2 air lainnya 3. Mengurangi penetrasi sinar matahari ke dalam air sehingga mengurangi kecepatan fotosintesis 4. Menyebabkan air menjadi keruh sehingga menambah biaya penjernihan air

1.B. Padatan Tersuspensi dan KoloidPadatan tersuspensi adalah padatan yang tidak terlarut, dan tidak dapat mengendap langsung. Padatan tersuspensi terdiri dari partikelpartikel yang ukuran dan beratnya lebih kecil dari pada sedimen, misalnya tanah liat, bahanbahan organik tertentu, selsel mikroorganisme, dan sebagainya. Sebagai contoh, air permukaan mengandung tanah liat dalam bentuk suspensi yang dapat tahan sampai beberapa bulan, kecuali jika keseimbangannya terganggu oleh zatzat lain, sehingga terjadi penggumpalan, kemudian diikuti dengan pengendapan. Selain mengandung padatan tersuspensi, air buangan juga sering mengandung bahanbahan yang bersifat koloid, misalnya protein.Air buangan industri mengandung jumlah padatan tersuspensi dalam jumlah yang sangat bervariasi tergantung dari jenis industrinya. Air buangan dari industriindustri makanan, terutama industri fermentasi, dan industri tekstil sering mengandung padatan tersuspensi dalam jumlah relatif tinggi. Jumlah padatan tersuspensi di dalam air dapat diukur menggunakan alat turbidimeter. Seperti halnya padatan terendap, padatan tersuspensi akan mengurangi penetrasi sinar/cahaya ke dalam air sehingga mempengaruhi regenerasi oksigen secara fotosintesis.

1.C.Padatan TerlarutPadatan ini terdiri dari senyawasenyawa anorganik dan organik yang larut dalam air, misalnya mineral dan garamgaramnya. Sebagai contoh, air buangan pabrik gula biasanya mengandung berbagai jenis gula, sedangkan air buangan industri kimia sering mengandung garam seperti merkuri (Hg), timbal (Pb), arsenik (As), cadmium (Cd), khromium (Cr), nikel (Ni), Cl2, serta garamgaram kalsium dan magnesium yang mempengaruhi kesadahan air. Selain itu air buangan juga sering mengandung sabun, deterjen dan surfaktan. Ion kalsium (Ca) dan magnesium (Mg) di dalam air akan mempengaruhi sifat kesadahan air. Air dengan kesadahan tinggi sangat merugikan, karena dapat menimbulkan karatan/korosi pada alatalat yang terbuat dari besi, menurunkan busa sabun sehingga meningkatkan konsumsi sabun, dan menimbulkan endapan atau kerak di dalam wadah pengolahan.

1.D. Minyak / LemakMinyak dan lemak yang mencemari air sering dimasukkan ke dalam kelompok padatan, yaitu padatan yang mengapung di atas permukaan air. Minyak di dalam air berasal dari berbagai sumber, di antaranya sisa pembersihan dan pencucian kapalkapal di laut, pengeboran minyak di pantai atau di tengah lautMinyak tidak larut air, oleh karena itu jika air tercemar oleh minyak maka minyak tersebut akan tetap mengapung, kecuali jika terdampar ke pantai atau tanah di sekeliling sungai. Semua jenis minyak mengandung senyawasenyawa volatil yang dapat menguap. Selama beberapa hari sebanyak 25% dari volume minyak akan hilang karena menguap. Sisa minyak yang tidak menguap akan mengalami emulsifikasi yang mengakibatkan air dan minyak dapat bercampur.

Pencemaran air oleh minyak sangat merugikan karena dapat menimbulkan halhal sebagai berikut:Adanya minyak menyebabkan penetrasi sinar ke dalam air berkurang. Ternyata intensitas sinar di dalam air sedalam 2 meter dari permukaan air yang mengandung minyak adalah 90% lebih rendah daripada intensitas sinar pada kedalaman yang sama di dalam air yang bening.Konsentrasi oksigen terlarut menurun dengan adanya minyak karena lapisan film minyak menghambat pengambilan oksigen oleh air.Adanya lapisan minyak pada permukaan air akan mengganggu kehidupan burung air karena burungburung yang berenang dan menyelam bulubulunya akan ditutupi oleh minyak sehingga menjadi lekat satu sama lainPenetrasi sinar dan oksigen yang menurun dengan adanya minyak dapat mengganggu kehidupan tanamantanaman laut.1.D. Minyak / Lemak

2. pHpH limbah cair adalah ukuran keasaman (acidity) atau kebasahan (alkalinity) limbah cair. pH menunjukkan prlu tidaknya pengolahan pendahuluan (prtreatment)untuk mencegah terjadinya gangguan pada proses pengolahan limbah cair secara konvensional.Secara umum limbah cair domestik bersifat netral. Limbah pertambangan umumnya bersifat asam.

3. Oksigen terlarutOksigen terlarut merupakan kebutuhan dasar untuk kehidupan tanaman dan hewan di dalam air. Kehidupan makhluk hidup di dalam air tersebut tergantung dari kemampuan air untuk mempertahankan konsentrasi oksigen minimal yang dibutuhkan untuk kehidupannya. Ikan merupakan makhluk air yang memerlukan oksigen tertinggi, kemudian invertebrata, dan yang terkecil kebutuhan oksigennya adalah bakteri. Biota air hangat memerlukan oksigen terlarut minimal 5 ppm, sedangkan biota air dingin memerlukan oksigen terlarut mendekati jenuh. Konsentrasi oksigen terlarut minimal untuk kehidupan biota tidak boleh kurang dari 6 ppm.Oksigen terlarut (dissolved oxygen = DO) dapat berasal dari proses fotosintesis tanaman air, di mana jumlahnya tidak tetap tergantung dari jumlah tanamannya, dan dari atmosfer (udara) yang masuk ke dalam air dengan kecepatan terbatas. Konsentrasi oksigen terlarut dalam keadaan jenuh bervariasi tergantung dari suhu dan tekanan atmosfer. Pada suhu 20C dengan tekanan satu atmosfer konsentrasi oksigen terlarut dalam keadaan jenuh adalah 9.2 ppm, sedangkan pada suhu 50C dengan tekanan atmosfer yang sama tingkat kejenuhannya hanya 5.6 ppm. Semakin tinggi suhu air, semakin rendah tingkat kejenuhan

4.1 BOD (Biochemical Oxygen Demand)BOD menunjukkan jumlah oksigen terlarut yang dibutuhkan oleh organisme hidup untuk memecah atau mengoksidasi bahan-bahan buangan di dalam air. Jadi nilai BOD tidak menunjukkan jumlah bahan organik yang sebenarnya, tetapi hanya mengukur secara relatif jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi bahanbahan buangan tersebut. Jika konsumsi oksigen tinggi yang ditunjukkan dengan semakin kecilnya sisa oksigen terlarut, maka berarti kandungan bahanbahan buangan yang membutuhkan oksigen tinggi.Organisme hidup yang bersifat aerobik membutuhkan oksigen untuk beberapa reaksi biokimia, yaitu untuk mengoksidasi bahan organik, sintesis sel, dan oksidasi sel. Reaksireaksi tersebut adalah:4. Kebutuhan Oksigen

(1) Oksidasi bahan organik enzim(CH2O)n + nO2 -------- nCO2+ nH20 + panas

(2) Sintesis sel enzim(CH20) + NH3 +O2 ------ komp. sel + CO2 H2O + panas

(3) Oksidasi sel enzimKomponen sel + O2 -------- CO2 + H2O +NH3 + panas4. Kebutuhan Oksigen

4.2. COD (Chemical Oxygen Demand) Kebutuhan Oksigen Kimiawi atau COD adalah banyaknya oksigen dalam miligram per liter yang dibutuhkan untuk menguraikan zat organik dalam liter air secara kimiawi.Uji coba kebutuhan oksigen kimiawi (COD) juga digunakan secara luas sebagai suatu ukuran ketentuan pencemaran air limbah domestik maupun limbah industri. Uji coba tersebut direncanakan untuk mengukur oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi zat-zat organik pada air.Pada suatu sistem tertentu, terdapat hubungan antara COD dan BOD, tetapi bervariasi antara suatu tempat dengan tempat lainnya4. Kebutuhan Oksigen

5. MikroorganismeMikroorganisme yang terdapat di dalam air berasal dari berbagai sumber seperti udara, tanah, sampah, lumpur, tanaman hidup atau mati, hewan hidup atau mati (bangkai), kotoran manusia atau hewan, bahan organik lainnya, dan sebagainya. Mikroorganisme tersebut mungkin tahan lama hidup di dalam air, atau tidak tahan lama hidup di dalam air karena lingkungan hidupnya yang tidak cocok.Air dapat menjadi medium pembawa mikroorganisme patogenik yang berbahaya bagi kesehatan. Patogen yang sering ditemukan di dalam air terutama adalah bakteribakteri penyebab infeksi saluran pencernaan seperti Vibrio cholerae penyebab penyakit kolera, Shigella dysenteriae penyebab disenteri basiler, Salmonella typhosa penyebab tifus dan S. paratyphi penyebab paratifus, virus polio dan hepatitis, dan Entamoeba histolytica penyebab disenteri amuba. Mikroorganisme yang digunakan sebagai indikator polusi kotoran adalah bakteri yang tergolong dalam :A. Escherichia ColiB. Streptokokus FekalC. Clostridium perfringens.

Jumlah dan jenis mikroorganisme dalam air bervariasi tergantung pada berbagai faktor:. 1.Sumber airJumlah dan jenis mikroorganisme di dalam air dipengaruhi oleh sumber air tersebut, misalnya air atmosfer (air hujan, salju), air permukaan (danau, sungai), air tanah (sumur, mata air), air tergenang, air laut, dan sebagainya.

2.Komponen nutrien dalam airAir, terutama air buangan sering mengandung komponen-komponen yang dibutuhkan oleh spesies mikroorganisme tertentu. Sebagai contoh, air yang mengandung besi dalam jumlah tinggi sering ditumbuhi oleh bakteri besi yaitu Ferrobacillus (F. ferrooxidans), air yang mengandung H2S sering ditumbuhi oleh bakteri belerang yaitu Thiobacillus T thiooxidans), dan air yang mengandung metana (CH4) sering ditumbuhi oleh bakteri yang mengoksidasi metana. 5. Mikroorganisme

3. Komponen beracunKomponen beracun yang terdapat di dalam air mempengaruhi jumlah dan jenis mikroorganisme di dalam air tersebut. Hidrogen sulfida yang diproduksi oleh mikroorganisme pembusuk dari sampahsampah organik bersifat racun terhadap ganggang dan mikroorganisme lainnya, tetapi sebaliknya H2S dapat digunakan oleh bakteri fotosintetik sebagai donor elektron/hidrogen untuk mereduksi karbon dioksida.

4. Organisme airAdanya organisme lain di dalam air dapat mempengaruhi jumlah dan jenis mikroorganisme air. Sebagai contoh, plankton merupakan organisme yang makan bakteri, ganggang dan plankton lainnya, sehingga adanya plankton dapat mengurangi jumlah organismeorganisme tersebut. Adanya protozoa dan bakteriophage mengurangi jumlah bakteri di dalam air karena kedua organisme tersebut dapat membunuh bakteri. 5. Mikroorganisme

Escherichia coli adalah salah satu bakteri yang tergolong koliform, dan hidup secara normal di dalam kotoran manusia maupun hewan, oleh karena itu disebut juga koliform fekal. Bakteri koliform lainnya berasal dari hewan dan tanaman mati dan disebut koliform nonfekal, misalnya Enterobacter aerogenes.E. coli adalah grup koliform yang dapat menfermentasi laktose dan memproduksi asam dan gas pada suhu 37 C maupun suhu 44C dalam waktu 48jam. Sifat ini digunakan untuk membedakan E. coli dari Enterobacter, karena Enterobacter tidak dapat membentuk gas dari laktose pada suhu 44C. E. coli adalah bakteri yang termasuk dalam famili Enterobacteriaceae, bersifat negatif, berbentuk batang dan tidak membentuk spora. Sifat E. coli lainnya yang penting adalah mereduksi nitrat menjadi nitrit, bersifat katalase positif dan oksidase negatif.E. aerogenes pada umumnya dapat memproduksi indol dari triptofan, membentuk asam sehingga menurunkan pH medium menjadi 4.5, tidak memproduksi asetil metil karbinol atau asetil dari glukose, dan tidak dapat menggunakan sitrat sebagai satusatunya sumber karbon. A. Escherichia coli

B. Streptococcus FekalStreptococcus adalah suatu bakteri yang bersifat gram negatif, berbentuk bulat atau kokus, atau berbentuk bulat memanjang yang disebut juga kokobasili. Selsel bakteri ini terdapat dalam bentuk tunggal atau membentuk rantai memanjang. Streptococcus fekal dapat dibedakan dari Streptococcus lainnya karena bakteri ini hidup di dalam saluran pencernaan hewan berdarah panas, tahan terhadap bile, dan dapat tumbuh pada suhu 45C. Perbandingan jumlah koliform fekal dengan streptokoki fekal di dalam kotoran manusia dan hewan peliharaan biasanya lebih besar dari 40, sedangkan di dalam kotoran hewan berdarah panas lainnya, perbandingan tersebut mungkin kurang dari 0.6.Dalam melakukan uji bakteri indikator perlu diperhatikan sensitivitas bakteri tersebut terhadap lingkungan di sekitarnya. Sebagai contoh, inkubasi Streptococcus faecalis di dalam air selama 20 hari pada suhu 20C akan mengakibatkan jumlahnya berkurang menjadi sepersepuluhnya, sedangkan koliform fekal di dalam air dengan kondisi yang sama akan berkurang jumlahnya menjadi seperseratus kalinya. Hal ini menunjukkan bahwa streptokoki fekal lebih tahan hidup di dalam air dibandingkan dengan koliform fekal.

C. Clostridium PerfringensC. perfringens merupakan bakteri yang bersifat gram positif berbentuk batang dan membentuk spora. Bakteri ini tersebar luas di alam, yaitu di dalam tanah, debu, dan merupakan bagian dari mikroflora normal di dalam saluran usus manusia dan hewan. Bakteri ini bersifat anaerobik, tetapi masih tahan hidup pada kondisi aerobik, meskipun pertumbuhannya lebih dirangsang pada kondisi anaerobik.

Kelemahan sebagai bakteri indikator, di antaranya adalah:Bakteri ini membentuk spora yang tahan panas dan sering melebihi ketahanan semua bakteri patogen lainnyaUji yang digunakan untuk mendeteksi C. perfringens mempunyai spesivisitas rendah C. perfringens merupakan bakteri patogen penyebab keracunan, oleh karena itu uji bakteri sangat penting.

6. NutrientLimbah cair, terutama dari pertanian dan domestik, mengandung nutrient (nitrogen dan fosfor) dalam konsentrasi kecil berguna bagi perkembangan organisme air. Dalam kondisi ini tidak menyebabkan masalah pada badan air penerima ataupun yang akan digunakan kembaliuntuk irigasi atau air bakuindustri. Jumlah nutrien yang masuk dalam badan air (yang relatif bersih) dalam jumlah besar akan merangsang pertumbuhan algae secara berlebihan atau dikenal eutrofikasi, sehingga akan mengganggu ekosistem perairan. Pengolahan limbah cair secara konvensional belum mampu mengurangi kandungan nutrient dalam limbah cair.

7. Logam BeratAir sering tercemar oleh komponenkomponen anorganik, di antaranya berbagai logam berat yang berbahaya. Beberapa logam berat tersebut banyak digunakan dalam berbagai keperluan sehari-hari. Penggunaan logamlogam berat tersebut dalam berbagai keperluan seharihari berarti telah secara langsung maupun tidak langsung telah mencemari lingkungan. Logamlogam berat yang berbahaya dan sering mencemari lingkungan terutama adalah merkuri (Hg), timbal (Pb), arsenik (As), kadmium (Cd), khromium (Cr) dan Nikel (Ni) dllLogamlogam tersebut diketahui dapat mengumpul di dalam tubuh suatu organisme, dan tetap tinggal dalam tubuh dalam jangka waktu lama sebagai racun yang terakumulasi.

7.1 Logam Merkuri (Hg)Merkuri merupakan elemen alami, oleh karena itu banyak dijumpai di alam. Di alam merkuri terdapat dalam bentuk gabungan dengan elemen lainnya, dan jarang ditemukan dalam bentuk elemen terpisah. Komponen merkuri banyak tersebar di karangkarang, tanah, udara, air dan organisme hidup melalui prosesproses fisik, kimia dan biologi yang kompleks.Merkuri dan komponenkomponen merkuri banyak digunakan oleh manusia untuk berbagai keperluan. Sifatsifat kimia dan fisik merkuri membuat logam tersebut banyak digunakan untuk keperluan ilmiah dan industri. Merkuri digunakan dalam berbagai bentuk dan untuk berbagai keperluan, misalnya industri khloralkali, alatalat listrik, cat, instrumen, sebagai katalis, kedokteran gigi, pertanian, alatalat laboratorium, obatobatan, industri kertas, amalgam, dan sebagainya. Penggunaan merkuri yang terbesar adalah dalam industri khloralkali, di mana diproduksi khlorin (Cl2 ) dan soda kaustik (NaOH) dengan cara elektrolisis larutan garam NaCl. Kegunaan kedua yang terbesar dari merkuri adalah dalam produksi alatalat listrik untuk berbagai keperluan. Sebagai contoh misalnya lampu uap merkuri yang banyak digunakan untuk penerangan jalanjalan dan pabrik karena mempunyai biaya instalasi dan operasi yang lebih rendah daripada lampu pijar, dan dapat dioperasikan pada voltase tinggi. Penggunaan lainnya misalnya dalam baterei merkuri yang mempunyai umur relatif panjang dan dapat digunakan pada kondisi suhu dan kelembaban yang tinggi.

7. Logam Berat

7.2 TimbalPolusi timbal (Pb) dapat terjadi di udara, air maupun tanah. Kandungan timbal di dalam tanah ratarata adalah 16 ppm, tetapi di daerah tertentu dapat mencapai beberapa ribu ppm. Kandungan timbal di udara seharusnya rendah karena nilai tekanan uapnya rendah. Untuk mencapai tekanan uap 1 torr, timbal atau komponenkomponen timbal membutuhkan suhu lebih dari 800C, berbeda dengan merkuri di mana tekanan uap 1 torr dapat dicapai pada suhu yang jauh lebih rendah yaitu 126C.Timbal banyak digunakan untuk berbagai keperluan karena:Timbal mempunyai titik cair rendah sehingga jika digunakan dalam bentuk cair dibutuhkan teknik yang cukup sederhana dan tidak mahal.Timbal merupakan logam yang lunak sehingga mudah diubah menjadi bebrbagai bentuk.Sifat kimia timbal menyebabkan logam ini dapat berfungsi sebagai lapisan pelindung jika kontak dengan udara lembab.Timbal dapat membentuk alloy dengan logam lainnya, dan alloy yang terbentuk mempunyai sifat berbeda dengan timbal yang murni.Densitas timbal lebih tinggi dibandingkan dengan logam lainnya kecuali emas dan merkuri.7. Logam Berat

************************