Pengolahan Limbah Kimia

Pengolahan Limbah Kimia

Limbah merupakan sisa atau hasil sampingan dari kegiatan programsi manusia dalam upaya memenuhi kebutuhan hidupnya. Pembungan limbah yang tidak diolah terlebih dulu sebelum dibuang ke dalam lingkungan akan menyebabkan polusi. (susilowarno, 2007) 

Kimia lingkungan adalah bidang ilmu yang mempelajari fenomena kimia di dalam lingkungan. Kimia lingkungan mempelajari berbagai aspek oleh kehadiran zat kimia didalam lingkungan, meliputi sumber, reaksi, perpindahan, dan pengaruh zat kimia ke dalam lingkungan, seperti air, tanah, udara, serta pengaruhnya terhadap kegiatan manusia. (Manihar, 2017)

Macam- macam Limbah Kimia dibedakan menjadi 2, yaitu: 

1. Limbah Cair

2. Limbah Padat

3. Limbah Gas dan Partikel

• Karakteristik Kimia Limbah

Karakteristik fisik dari limbah terbagi dalam beberapa macam atau jenis, diantaranya sebagai berikut :

1. ZAT PADAT

Karakteristik dari limbah yang paling mudah untuk dideteksi adalah zat padat, total dari zat padat biasa disebut zat solid, yang artinya seluruh zat padat yang tetap ada sebagai suatu residu. Setelah proses pemanasan mencapai suhu 103-105 derajat celcius di dalam sebuah laboratorium. Sehingga zat tersebut tidak akan hancur walaupun dengan suhu panas rendah.

2. BAU

Hal yang paling khas dari limbah atau sampah adalah bau, bau adalah efek yang ditimbulkan dari limbah. Karena merupakan sisa-sisa maka sampah atau limbah akan menimbulkan bau tak sedap. Bau itu dihasilkan oleh gas hasil dari dekomposisi atau penguraian dari zat organik, yang terdapat di dalam air limbah.

Jenis gas yang dapat menimbulkan bau di dalam air limbah yaitu antara lain amonia dan senyawa organik sulfida. Sulfida ini biasanya ditemukan di perairan yang kotor sebagai dekomposisi, senyawa organik dan juga sampah industri. Sehingga biasanya anda akan mencium bau tak sedap, jika melewati sungai yang penuh dengan limbah.

3. SUHU

Suhu pada air limbah biasanya akan lebih tinggi dibandingkan suhu yang ada di sekitarnya. Suhu yang tinggi tersebut akan menurunkan kadar DO dan dapat dideteksi dengan mudah dengan menggunakan termometer biasa.

4. WARNA

Warna juga merupakan karakteristik dari limbah yang paling mudah dikenali. Karena air limbah biasanya memiliki warna tertentu tetapi tergantung pada kandungan air di limbah tersebut. biasanya warna dari limbah yang baru dibuang adalah abu-abu atau bisa berubah menjadi kehitaman.

Warna yang ditimbulkan itu berasal dari adanya proses dekomposisi dari bahan organik, serta menurunnya y jumlah oksigen menjadi nol sehingga akan memudarkan warnanya. Tetapi air limbah yang tidak menimbulkan Kimia warna tertentu bukan berarti tidak berbahaya.

• Penanganan Kimia Limbah

• Limbah Cair

Limbah cair menjadi permasalahan pada lingkungan apabila dikembalikan ke dalam lingkungan tanpa pengolahan. Air buangan berupa limbah cair umumya mengandung beberapa komponen pencemar seperti senyawa kimia pengoksidasi dan pereduksi, sedimen, kotoran, lumpur, minyak, bateri pathogen, virus, garam, nutrien, pestisida, senyawa organic, logam berat, dan bahan bahan lain yang mengapung, melayang dan tersuspensi di dalam air. (Manihar, 2007)

Limbah Cair adalah semua air buangan termasuk tinja yang berasal dari kegiatan industry maupun domestic yang kemungkinan mengandung mikroorganisme, bahan kimia beracun dll.

Limbah Cair diklasifikasikan dalam 4 kelompok, yaitu:

1) Limbah cair domestik (domestic wastewater), yaitu limbah cair hasil buangan darri perumahan (rumah tangga), bangunan, perdagangan, perkantoran, dan sarana jenis.

Contoh: Air detergen sisa cucian, air sabun, dan air tinja.

2) Limbah cair industri (Industrial wastewater), yaitu limbah cair hasil buangan industri.

Contoh: air sisa cucian daging, buah, atau sayur dari industri pengolahan makanan dan dari sisa pewarnaan kain/bahan dari industri tekstil.

3) Rembesan dan luapan (infiltration and inflow), yaitu limbah cair yang berasal dari berbagai sumber yang memasukisaluran pembuangan limbah cair melalui rembesan kedalam tanah atau melalui luapan dari permukan.

Contoh: halaman, Air buangan dri talng atap, pendingin ruangan (AC), halaman, bangunan perdagangan industri, serta pertanian atau perkebunan.

Agar air limbah cair dapat dipergunakan kembali atau dibuang kembali ke lingkungan maka perlu dilakukan usaha untuk memisahkan bahan- bahan komponen pencemar ini dari dalam air.

Langkah yang digunakan pada pengolahan limbah cair secara kimia adalah:

1. Proses Pengolahan Limbah Primer

Pengolahan limbah primer terhadap limbah cair adalah penghilangan bahan padat yang tidak melarut di dalam air seperti sampah, kotoran, benda yang mengapung atau melayang, dsb.

Langkah- langkah pengolahan limbah cair secara primer :

- Skrining, menghilangkan bahan pencemar yang berukuran besar yang masuk ke dalam limbah cair dengan menggunakan jaringan atau peralatan lain.

- Menghilangkan partikel dengan ukuran yang lebih kecil yang tidak dapat dijaring dari dalam air, dengan menggunakan Drit removal, yaitu bahan yang terbuat dari materi yang tidak dapat diurai oleh mikroorganisme berbentuk seperti pasir sehingga limbah cai dilewatkan dari bahan tersebut bertujuan sebagai penyaring untuk menghilangkan partikel lebih kecil sehingga penyumbatan pada pipa dan saluran air dapat dihindari.

- Sedimentasi Primer, menghilangkan benda padat melayang, dilakuka melalui penambahan senyawa kimia agar bahan pencemar dapat mengapung atau mengendap berupa lemak dan dapat dikumpulkan.

2. Netralisasi

Netralisasi adalah reaksi antara asam dan basa menghasilkan air dan garam. Dalam pengolahan air limbah, pH diatur antara 6,0 – 9,5. Di luar kisaran pH tersebut, air limbah akan bersifat racun bagi kehidupan air, termasuk bakteri.

Jenis bahan kimia yang ditambahkan tergantung pada jenis dan jumlah air limbah serta kondisi lingkungan setempat. Netralisasi air limbah yang bersifat asam dapat menambahkan Ca(OH)2 atau NaOH, sedangkan bersifat basa dapat menambahkan H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, atau CO2 yang bersumber dari flue gas.

Netralisasi dapat dilakukan dengan dua system, yaitu: batch atau continue, tergantung pada aliran air limbah. Netralsasi system batch biasanya digunakan jika aliran sedikit dan kualitas air buangan cukup tinggi. Netralisasi system continue digunakan jika laju aliran besar sehingga perlu dilengkapi dengan alat kontrol otomatis.

 Jenis-jenis proses netralisasi :

•         Pengadukan limbah asam dan basa

•         Netralisasi limbah asam dengan serbuk batu marmer

•         Pengadukan asam dengan lumpur aktif

•         Pengadukan dengan limbah alkalin

3. Koagulasi dan flokulasi

Koagulasi adalah proses destabilisasi partikel koloid dengan cara penambahan senyawa kimia yang disebut koagulan. Koloid mempunyai ukuran tertentu sehingga gaya tarik menarik antara partikel lebih kecil dari pada gaya tolak menolak akibat muatan listrik. Pada kondisi stabil ini penggumpalan partikel tidak terjadi dan gerakan Brown menyebabkan partikel tetap berada sebagai suspensi. Melalui proses koagulasi terjadi destabilisasi, sehingga partikel-partikel koloid bersatu dan menjadi besar. Dengan demikian partikel-partikel koloid yang pada awalnya sukar dipisahkan dari air, setelah proses koagulasi akan menjadi kumpulan partikel yang lebih besar sehingga mudah dipisahkan  dengan cara sedimentasi, filtrasi atau proses pemisahan lainnya yang lebih mudah. Koagulasi adalah proses destabilisasi koloid dengan penambahan senyawa kimia yang disebut zat koagulan.

Flokulasi adalah proses penggumpalan (agglomeration) dari koloid yang tidak stabil menjadi gumpalan partikel halus (mikro-flok), dan selanjutnya menjadi gumpalan patikel yang lebih besar dan dapat diendapkan dengan cepat. Senyawa kimia lain yang diberikan agar pembentukan flok menjadi lebih cepat atau lebih stabil dinamakan flokulan atau zat pembantu flokulasi (flocculant aid).

Di dalam sistem pengolahan air limbah dengan penambahan bahan kimia proses koagulasi sangat diperlukan untuk proses awal. Partikel-partikel yang sangat halus maupun partikel koloid yang terdapat dalam air limbah sulit sekali mengendap. Oleh karena itu perlu proses koagulasi yaitu penambahan bahan kimia agar partikelpartikel yang sukar mengendap tadi menggumpal menjadi besar dan berat sehingga kecepatan pengendapannya lebih besar. (Setyono, 2018)

Koagulasi dann flokulasi dapat dilakukan melalui beberapa tahapan proses, yaitu:

a)   Penambahan koagulan/flokulan disertai pengdukan dengan kecepatan tinggi dalam waktu singkat.

b)   Destabilsasi dari system koloid

c)   Penggumpalan partikel yang telah mengalami destabilsasi sehingga terbentuk microfloc.

d)   Penggumpalan lanjutan untuk menghasilkan macrofloc yang dapat diendapkan, disaring, dan diapungkan.

Destabilisasi biasanya dilakukan dengan penambahan bahan-bahan kimia yang dapat mengurangi daya penolakan karena mekanisme pengikatan dan absobsi. Berkurangnya daya penolakan biasanya akan diikuti dengan penggumpalan koloid yang telah netral secara elektrostatik, yang akan menghasilkan berbagai gaya yang bekerja di antara partikel hingga terjadi kontak satu sama lain.

4. Adsorpsi

Adsorpsi adalah suatu proses ketika molekul yang terlarut (adsorbat) dihilangkan dengan cara menempelkan adsorbat pada permukaan ansorben. Adsorben harus memiliki luas permukaan yang tinggi, contoh adsorben antara laim alumina, clay, hidroksida, resin, dan karbon teraktivasi. Proses adsorpsi dipengaruhi oleh  diameter partikel, konsentrasi adsorbat, suhu, berat molekul dan pH (Samer, 2015). Dalam pengolahan air limbah biasanya proses adsorpsi digunakan untuk menghilankan zat warna dari air limbah. Salah satu contoh Penggunaan adsorben dalam pengolahan air limbah adalah ZSM-5. ZSM-5 yang disintesis dari kaolin Bangka digunakan untuk menghilangkan zat warna tekstil. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kapasitas absorpsi dari ZSM5 untuk pewarna congo red, auramin, metilen biru, dan rhodamin B adalaha 129, 157, 134, 205, dan 210 mg/g.  Sehingga dapat disimpulkan bahwa ZSM-5 yang berasal dari kaolin Bangka adalah adsorben yang baik untuk mendegradasi zat warna tekstil (Iryani dan Djoko Hartanto, 2017).

• Limbah Padat

Limbah padat industri pangan terutama terdiri dari bahan bahan organik seperti karbohidrat, protein, lemak, serat kasar dan air. Bahan-bahan ini mudah terdegradasi secara biologis dan menyebabkan pencemaran lingkungan, terutama menimbulkan bau busuk. (Departemen Perindustrian, 2017)

Pengomposan merupakan salah satu altematif pemecahan masalah manajemen limbah padat industri pangan. Pengomposan adalah suatu proses biologis dimana bahan organik didegradasi pada kondisi aerobik terkendali. Dekomposisi dan transformasi tersebut dilakukan oleh bakteri fungi dan mikroorganisme lainnya. Pada kondisi optimum, pengomposan dapat mereduksi volume bahan bau sebesar 50-70 %.

Kompos memiliki tekstur dan bau seperti tanah. Kompos dapat meningkatkan kandungan bahan organik dan nutrien, serta memperbaiki tekstur dan kemampuan untuk mempertahankan kelembaban tanah. Kompos dapat diaplikasikan untuk pertamanan, pengendalian erosi, dan kondisioner tanah kebun, pembibitan, dan lapangan golf. Potensi pasar terbesar bagi kompos adalah sektor pertanian, penimbunan atau reklamasi, pertamanan, dan ekspor (misalnya ke negara-negara timur tengah). Beberapa keuntungan lain pengomposan sampah adalah perbaikan manajemen lingkungan industri, terutama di daerah padat penduduk. Bisnis pengomposan juga dapat menyerap tenaga keda. Keuntungan pengomposan dibanding dengan landfill / open dumping.

Prinsip. Selama pengomposan bahan-bahan organik seperti karbohidrat, selulosa, hemiselulosa dan lemak dirombak menjadi C02 dan air, Protein dirombak menjadi amida, asam amino, amonium, C02 dan air. Pada proses pengomposan tedadi pengikatan unsurunsur hara (nutrien), seperti nitrogen, fosfor dan kalsium oleh mikroorganisme, tetapi unsur-unsur tersebut akan dilepas lagi ke kompos apabila m1kroorganisme tersebut mati. Oleh karena itu, selama proses pengomposan terjadi peningkatan ratio N/C dan P/C.

Proses pengomposan dianggap baik jika 1katan-1katan yang mengandung fosfor dan kalsium dirombak menjadi ikatan yang mudah diserap oleh tanaman. Sebagian besar kalsium dan fosfor dalam kompos berada dalam bentuk mudah diserap oleh tanaman, yaitu mencapai 90-100% untuk kalsium dan 50-60% untuk- fosfor (Murbandono, 2001). 

Aplikasi. Pengomposan dapat digunakan untuk manajemen limbah padat industri pangan, seperti kulit buah-buahan, bunga biji lapuk, bungkil kacang, tongkol jagung, jerami, kotoran ternak, serbuk gergaji dan limbah prabik lain yang mengandung banyak bahan organik. Meskipun hampir semua bahan organik dapat dikomposkan, tetapi beberapa bahan organik perlu dihindari untuk dikomposkan, karena dapat menimbulkan bau busuk dan merupakan media tumbuh beberapa jenis mikroba patogen. Bahan yang harus dihindari, untuk dikomposkan antara, lain daging, ikan, tulang, produk susu dan sisa makanan berlemak. 

Desain dan Operasi. Sebelum mendesain unit pengomposan beberapa faktor perlu dipertimbangkan antara lain karakteristik bahan baku, kelembaban, aerasi, dan suhu. Karakteristik bahan baku menentukan kecepatan proses pengomposan. Semakin mendekati C/N tanah (CIN-z 10/12), semakin cepat proses pengomposan. Bahan yang terlalu sedikit mengandung N, perlu ditambahkan bahan lain dengan kandungan N tinggi. Selain itu, ukuran bahan juga menentukan kecepatan proses pengomposan, semakin kecil ukuran bahan (semakin besar luas permukaan bahan) semak-in cepat proses pengomposan. Ukuran bahan yang baik untuk pengomposan adalah 4-5 cm. 

Kelembaban dalam timbunan harus dijaga agar optimum untuk pertumbuhan mikroorgisme. Secara umum kelembaban yang baik untuk proses pengomposan adalah 40-60%. Timbunan yang terlalu kering mengakibatkan aktifitas mikroorganisme bisa terhenti. Sebaliknya bahan yang terlalu basah menyebabkan kesulitan dalam aerasi sehingga terjadi kondisi anaerobik dan menyebabkan bau busuk. Aerasi merupakan faktor penting dalam pengomposan limbah padat. 

Aerasi bertujuan untuk mensuplai mikroorganisme dengan oksigen sehingga. proses dekomposisi berlangsung dengan cepat dan sempurna. Aerasi dapat dilakukan secara pasif (dengan memanfaatkan arah angin) atau secara aktif (dilakukan dengan cara pembalikan tumpukan secara reguler). Suhu harus di pertahankan antara 40-50*C, misalnya dengan cara penimbunan pada. ketinggian tertentu, biasanya 1,25-2,00 m. tumpukan yang terlalu rendah menyebabkan suhu pengomposan rendah dan proses pengomposan berlangsung lambat. Sebaiknya suhu yang terlalu tinggi menyebabkan aktifitas mikroba pengurai terganggu, bahkan bakteri pengurai dapat mati.

Secara umum tahapan proses pengomposan adalah sebagai berikut
I)      pengecilan ukuran hingga 4-5 cm
II)     penyusunan tumpukan di atas bilah-bilah untuk membantu. aerasi
III)    pemantauan dan pengaturan suhu serta kelembaban
IV)   pembalikan dan penyiraman
 V)   pematangan
VI)   pengayakan 

• Limbah Gas

Limbah Gas adalah limbah yang memanfaatkan udara sebagai media. Secara alami udara mengandung unsur-unsur kimia seperti O2, N2, NO2, CO2, H2 dll. Penambahan gas ke udara yang melampaui kandungan udara alami akan menurunkan kualitas udara. Limbah gas yang dihasilkan berlebihan dapat mencemari udara serta dapat mengganggu kesehatan masyarakat. Zat pencemar melalui udara diklasifikasikan menjadi dua bagian yaitu partikel dan gas. Partikel adalah butiran halus dan masih mungkin terlihat dengan mata telanjang seperti uap air, debu, asap, kabut dan fume. Sedangkan pencemaran berbentuk gas hanya dapat dirasakan melalui penciuman (untuk gas tertentu) ataupun akibat langsung. (Firmansyah, 2009)

Limbah gas yang dibuang keudara biasanya mengandung partikel-partikel bahan padatan atau cairan yang berukuran sangat kecil dan ringan sehingga tersuspensi dengan gas-gas tersebut. Bahan padatan dan cairan tersebut disebut sebagai materi partikulat. Seperti limbah gas yang dihasilkan oleh suatu pabrik dapat mengeluarkan gas yang berupa asap, partikel serta debu. Apabila ini tidak ditangkap dengan menggunakan alat, maka dengan dibantu oleh angin akan memberikan jangkauan pencemaran yang lebih luas. Jenis dan karakteristik setiap jenis limbah akan tergantung dari sumber limbah.

Beberapa macam limbah Gas yang umum ada di udara

No.    Jenis Keterangan

1. Karbon monoksida (CO)   {Gas tidak berwarna, tidak berbau}

2. Karbon dioksida (CO2) {Gas tidak berwarna, tidak berbau}

3. Nitrogen oksida (NOx) {Gas berwarna dan berbau}

4. Sulfur oksida (SOx) {Gas tidak berwarna dan berbau tajam}

5. Asam klorida (HCl) {Berupa uap}

6.   Amonia (NH3) {Gas tidak berwarna, berbau}

7. Metan (CH4) {Gas berbau}

8.  Hidrogen fluorida (HF) {Gas tidak berwarna}

9. Nitrogen sulfida (NS) {Gas berbau}

10. Klorin (Cl2) {Gas berbau}

PENANGANAN LIMBAH GAS: 

1) Mengontrol Emisi Gas Buang

2) Menghilangkan Materi Partikulat Dari Udara Pembuangan

1. Mengontrol Emisi Gas Buang Gas-gas buang seperti sulfur oksida, nitrogen oksida, karbon monoksida, dan hidrokarbon dapat dikontrol pengeluarannya melalui beberapa metode:

•  Gas sulfur oksida dapat dihilangkan dari udara hasil pembakaran bahan bakar dengan cara desulfurisasi menggunakan filter basah (wet scrubber).

• Gas nitrogen oksida dapat dikurangi dari hasil pembakaran kendaraan bermotor dengan cara menurunkan suhu pembakaran. • Produksi gas karbon monoksida dan hidrokarbon dari hasil pembakaran kendaraan bermotor dapat dikurangi dengan cara memasang alat pengubah katalitik (catalytic converter) untuk menyempurnakan pembakaran.

2. Menghilangkan Materi Partikulat Dari Udara Pembuangan

a. Filter Udara

• Filter udara dimaksudkan untuk yang ikut keluar pada cerobong atau stack, agar tidak ikut terlepas ke lingkungan sehingga hanya udara bersih yang saja yang keluar dari cerobong. • Filter udara yang dipasang ini harus secara tetap diamati (dikontrol), kalau sudah jenuh (sudah penuh dengan abu/ debu) harus segera diganti dengan yang baru.

b. Pengendap Siklon

• Pengendap Siklon atau Cyclone Separators adalah pengedap debu / abu yang ikut dalam gas buangan atau udara dalam ruang pabrik yang berdebu.

• Prinsip kerja pengendap siklon adalah pemanfaatan gaya sentrifugal dari udara / gas buangan yang sengaja dihembuskan melalui tepi dinding tabung siklon sehingga partikel yang relatif “berat” akan jatuh ke bawah.

• Ukuran partikel / debu / abu yang bisa diendapkan oleh siklon adalah antara 5 u – 40 u. Makin besar ukuran debu makin cepat partikel tersebut diendapkan.

c. Filter Basah

• Nama lain dari filter basah adalah Scrubbers atau Wet Collectors.

• Prinsip kerja filter basah adalah membersihkan udara yang kotor dengan cara menyemprotkan air dari bagian atas alat, sedangkan udara yang kotor dari bagian bawah alat. Pada saat udara yang berdebu kontak dengan air, maka debu akan ikut semprotkan air turun ke bawah.

d. Pengendap Sistem Gravitasi

• Alat pengendap ini hanya digunakan untuk membersihkan udara kotor yang ukuran partikelnya relatif cukup besar, sekitar 50 u atau lebih.

• Cara kerja alat ini sederhana sekali, yaitu dengan mengalirkan udara yang kotor ke dalam alat yang dibuat sedemikian rupa sehingga pada waktu terjadi perubahan kecepatan secara tiba-tiba (speed drop), partikel udara kotor akan jatuh terkumpul di bawah akibat gaya beratnya sendiri (gravitasi)

e. Pengendap Elektrostatik

• Alat pengendap elektrostatik digunakan untuk membersihkan udara yang kotor dalam jumlah (volume) yang relatif besar dan pengotor udaranya adalah aerosol atau uap air.

• Alat ini dapat membersihkan udara secara cepat dan udara yang keluar dari alat ini sudah relatif bersih. (Firmansyah, 2009)

Daftar Pustaka:
Situmorang,Manihar, (2017), Kimia Lingkungan,Depok: PT Raja Grafindo Persada
Direktorat Jenderal,(2017),  Industri Kecil Menengah Departemen Perindustrian