Pengertian dan Proses (IPAL) Instalasi Pengolahan Air Limbah

Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL)

Instalasi pengolahan air limbah (IPAL) (wastewater treatment plant, WWTP), adalah sebuah struktur yang dirancang untuk membuang limbah biologis dan kimiawi dari air sehingga memungkinkan air tersebut untuk digunakan pada aktivitas yang lain. Fungsi dari IPAL mencakup: 

· Pengolahan air limbah pertanian, untuk membuang kotoran hewan, residu pestisida, dan sebagainya dari lingkungan pertanian. 

· Pengolahan air limbah perkotaan, untuk membuang limbah manusia dan limbah rumah tangga lainnya. 

· Pengolahan air limbah industri, untuk mengolah limbah cair dari aktivitas manufaktur sebuah industri dan komersial, termasuk juga aktivitas pertambangan. 

Meski demikian, dapat juga didesain sebuah fasilitas pengolahan tunggal yang mampu melakukan beragam fungsi. Beberapa metode seperti biodegradasi diketahui tidak mampu menangani air limbah secara efektif, terutama yang mengandung bahan kimia berbahaya.

Referensi 

1. ^ Frank R. Spellman, Handbook of Water and Wastewater Treatment Plant Operations, Second Edition (2008), p. 8. 

2. ^ Dennis R. Heldman, Encyclopedia of Agricultural, Food, and Biological Engineering (2003), p. 55. 

Biodegradasi 

Biodegradasi atau penguraian hayati adalah proses di mana bahan organik diuraikan oleh enzim yang dihasilkan oleh organisme hidup. Istilah yang sering digunakan dalam kaitannya dengan ekologi, pengelolaan sampah dan lingkungan proses pengobatan (bioremediation). Istilah yang digunakan dalam ekologi untuk menggambarkan proses biokimia yang cenderung membawakan zat organik, yang dihasilkan secara alami laings UIung ataupun motor tidak langsung dari fotosintesis dalam zat anorganik. Biodegradasi memainkan membalikkan dengan fotosintesis dan proses biosintesis berikutnya yang menimbulkan biomassa . Sementara fotosintesis menghasilkan molekul organik dari molekul anorganik, mengurangi biodegradasi molekul organik yang kompleks menjadi sederhana konstituen secara bertahap untuk akhirnya membawa mereka ke tahap anorganik. 

Fenomena biodegradasi sangat penting untuk lingkungan yang harus bebas dari sampah dan limbah untuk membuat jalan bagi kehidupan baru. Pohon-pohon, tanaman, alga, bahwa semua organisme fotosintetik, berkat matahari mampu menyerap karbon dioksida di atmosfer dan menggunakannya untuk mensintesis gula, molekul organik di dasar semua zat organik banyak di biosfer. Melalui rantai makanan, aliran zat dan energi melewati dari tanaman ( produsen ) ke herbivora ( konsumen primer ) dan dari ini ke karnivora ( konsumen sekunder ). Mekanisme ini macet dengan cepat, tetapi, jika tidak ada pilihan terbalik, yaitu bahwa yang membebaskan karbon dari bahan organik mati, memastikan sirkulasi materi. Kemudian proses biodegradasi, dalam keseimbangan alam, martabat sama dengan proses fotosintesis yang hasilnya dan pada saat yang sama, keberangkatan. Biodegradasi dilakukan oleh dekomposer, mikro-organisme ( jamur, bakteri, protozoa ) yang tumbuh pada bahan organik mati, atau produk limbah dari ' ekosistem . Dari sudut pandang kimia, degradasi adalah oksidasi senyawa organik. Proses oksidasi yang paling penting adalah respirasi telepon yang memungkinkan pelepasan karbon dioksida dan penutupan siklus biogeokimia karbon. 

Secara umum biodegradasi atau penguraian bahan (senyawa) organik oleh mikroorganisme dapat terjadi bila terjadi transformasi struktur sehingga terjadi perubahan integritas malekuler. Proses ini berupa rangkaian reaksi kimia enzimatik atau biokimia yang mutlak memerlukan kondisi lingkungan yang sesuai dengan pertumbuhan dan perkembangbiakan mikroorganisme. 

Biodegradasi hidrokarbon oleh komunitas mikrob tergantung pada komposisi komunitas dan respon adaptif terhadap kehadiran hidrokarbon. Laju biodegradasi senyawa hidrokarbon kompleks dengan berat molekul besar seperti senyawa aromatik, resin, dan asfalten lebih lambat dibandingkan dengan senyawa dengan berat molekul rendah. Meski demikian beberapa studi menunjukkan bahwa degradasi pada kondisi optimum terhadap senyawa kompleks memiliki laju yang tinggi demikian pula dengan fenol dan klorofenol . 

Proses Biodegradasi Limbah Cair Senyawa Organik 

Limbah yang mengandung senyawa organik dapat dirombak oleh mikrob dan dapat dikendalikan secara biologis. Pengendalian secara biologis dapat dilakukan dengan proses aerob dan anaerob. 

Pengolahan Limbah cair dengan proses Anaerobik 

Proses pengolahan anaerobik adalah proses pengolahan senyawa – senyawa organik yang terkandung dalam limbah menjadi gas metana dan karbon dioksida tanpa memerlukan oksigen. Penguraian senyawa organik seperti karbohidrat, lemak dan protein yang terdapat dalam limbah cair dengan proses anaerobik akan menghasilkan biogas yang mengandung metana (50-70%), CO2 (25-45%) dan sejumlah kecil nitrogen, hidrogen dan hidrogen sulfida.

Reaksi sederhana penguraian senyawa organik secara Aerobik

Sebenarnya penguraian bahan organik dengan proses aerobik mempunyai reaksi yang begitu kompleks dan mungkin terdiri dari ratusan reaksi yang masing- masing mempunyai mikroorganisme dan enzim aktif yang berbeda. Penguraian dengan proses aerobik secara umum dapat disederhanakan menjadi 4 tahap:

Tahap pembentukan asam 

Dari tahap pembentukan asam adalah hidrolisa senyawa organik baik yang terlarut maupun yang tersuspensi dari berat molekul besar (polimer) menjadi senyawa organik sederhana (monomer) yang dilakukan oleh enzim-enzim ekstraseluler. Beberapa senyawa organik dan enzim pengurainya yaitu : enzim substrat produk Esterase: Lipase Gliserida (fat) Gliserol + Asam lemak Phosphatase:Lecithinase Lecitin Choline + H3PO4 + fat Carohydrase : Fructosidase Sucrosa Frukosa + Glukosa 

Tahap Acidogenesis 

Pengubahan senyawa sederhana menjadi asam organik yang mudah menguap seperti asam asetat, asam butirat, asam propionat dan lain-lain. Dengan terbentuknya asam organik maka pH akan terus menurun namun pada waktu yang bersamaan akan terbentuk buffer yang akan menetralisisr pH. 

Tahap Acetogenesis 

Pembentukan asam dari senyawa-senyawa organik sederhana (monmer) dilakukan oleh bakteri-bakteri penghasil asam yang terdiri dari sub divisi acids/farming bacteria dan acetogenic bacteria. Asam propionat dan butirat diuraikan oleh acetogenic bacteria menjadi asam asetat. 

Tahap Metanogenesis 

Merupakan tahap dominasi perkembangan sel mikroorganisme dengan spesies tertentu yang menghasilkan metana.Pembentukan metana dilakukan oleh bakteri penghasil metana yang terdiri dari sub divisi acetocalstic methane bacteria yang menguraikan asam asetat menjadi metana dan karbon dioksida.Karbon dioksida dan hidrogen yang terbentuk dari reaksi penguraian di atas, disintesa oleh bakteri pembentuk metana menjadi metana dan air. Bakteri penghasil metana sangat sensitif terhadap perubahan pH. Rentang pH optimum untuk jenis bakteri penghasil metana antara 6,4 – 7,4. 

Proses pembentukan asam dan gas metana dari suatu senyawa organik sederhana melibatkan banyak reaksi percabangan. Mosey (1983) yang menggunakan glukosa sebagai sampel untuk menjelaskan bagaimana peranan keempat kelompok bekteri tersebut menguraikan senyawa ini menjadi gas metana dan karbon tlioksida sebagai berikut : 

1.Acid forming bacteria mengiraikan senyawa glukosa menjadi: 

C4H12O6 + 2H2O — > 2CH3COOH (asam asetat)+ 2CO2 + 4H2 

C6H12O6 — > CH3CH2CH2COOH (asam butirat)+ 2CO2 + 2H2 

C3H12O6 + 2H2 — > 2CH3CH2COOH (asam propionat) + H2O 

2.Acetogenic bacteria menguraikan asam propionat dari asam menjadi: 

CH3CH2COOH (asam propionat) –> CH3COOH (asam asetat) + 3H2 

CH3CH2CH2COOH (asam butirat) –> CH3COOH (asam asetat) + 2H2 

3.Acetoclastic methane menguraikan asam asetat menjadi: 

CH3COOH (asam asetat) –> CH4 (metana) + CO2 

Methana bacteria mensintesa hidrogen dan karbonmonoksida menjadi: 

2H2 + CO2 –> CH4 (metana) + 2H2O 

Source: https://id.wikipedia.org/