Pengolahan Air Limbah (WWTP): Panduan Lengkap dari Sudut Pandang Ahli Teknik Lingkungan

 

Secara umum, air limbah adalah hasil setelah dari aktivitas manusia yang mengandung berbagai kontaminan, baik organik maupun anorganik. Akibatnya, jika pengelolaannya tidak baik, air limbah dapat mencemari lingkungan, merusak ekosistem perairan, dan membahayakan kesehatan manusia. Oleh karena itu, diperlukan sistem pengolahan air limbah yang terencana dan berkelanjutan, yaitu Wastewater Treatment Plant (WWTP).
Dalam konteks ini, sebagai seorang ahli teknik lingkungan, saya akan membahas secara mendalam bagaimana merancang dan mengoperasikan sistem WWTP, serta berbagai teknologi yang digunakan dalam proses pengolahan air limbah, termasuk tantangan dan solusi dalam implementasinya.

 

1. Pengertian dan Jenis Air Limbah

1.1 Apa Itu Air Limbah?
Air limbah merupakan air yang terbentuk ketika manusia menggunakan air untuk berbagai keperluan, Kemudian membuangnya dalam kondisi sudah tercemar oleh bahan organik maupun anorganik. Lebih lanjut, berdasarkan sumbernya air limbah memiliki beberapa jenis : Limbah domestik umumnya berasal dari aktivitas sehari-hari seperti hasil limbah baik air minum, air mandi maupun air cucian oleh rumah tangga, restoran, hotel, sekolah, dan fasilitas umum lainnya. Dari sektor industri, hasil limbah berbagai kegiatan produksi, misalnya dari industri tekstil, makanan dan minuman, petrokimia, hingga farmasi. Sementara itu, kegiatan pertanian, peternakan, dan perikanan turut menyumbang limbah dari sektor agrikultur. Adapun di wilayah perkotaan, limbah yang muncul merupakan gabungan antara sumber domestik dan industri yang terakumulasi di area padat penduduk.

2. Tujuan dan Manfaat WWTP

Secara spesifik, tujuan utama dari WWTP yaitu menghilangkan atau mengurangi polutan dari air limbah sebelum manusia membuangnya ke lingkungan. Lebih jauh, WWTP berperan dalam menciptakan siklus air berkelanjutan. Selain itu, beberapa manfaatnya antara lain : proses pengolahan yang baik, operator WWTP mencegah pencemaran air permukaan dan air tanah. Mereka juga melindungi ekosistem akuatik dengan menurunkan beban polusi secara signifikan. Selain itu, pengelolaan limbah yang optimal turut menjaga kesehatan masyarakat dari paparan zat berbahaya. Dalam beberapa kasus, petugas instalasi memanfaatkan kembali air hasil olahan untuk kebutuhan irigasi, keperluan industri, atau bahkan sebagai sumber air baku. Tak kalah penting, mereka juga memastikan seluruh proses tetap sesuai dengan regulasi lingkungan yang berlaku.

Agar pengolahan limbah efisien, untuk mengetahui karakteristik fisik, kimia dan biologis dari limbah tersebut.

3. Karakteristik Air Limbah

Sebelum merancang sistem pengolahan limbah, penting untuk memahami parameter baik fisik maupun kimia. Sebagai kelanjutan dari hal tersebut, berikut beberapa parameternya :
3.1 Parameter Fisik
Parameter fisik dapat diamati secara langsung, seperti warna, bau, dan suhu. Warna menandakan keberadaan senyawa organik atau logam berat yang masuk ke dalam air limbah. Selain itu, senyawa sulfur, amonia, dan senyawa volatil lainnya menghasilkan bau yang khas dan menyengat. Sementara itu, suhu memengaruhi reaksi biologis maupun kimiawi selama proses pengolahan berlangsung, sehingga operator perlu mengontrolnya dengan cermat.
3.2 Parameter Kimia
Beberapa parameter kimia sangat penting untuk memantau kualitas air limbah, seperti pH, BOD, COD, TSS, dan kandungan logam berat. pH mengukur tingkat keasaman atau kebasaan air limbah, yang mempengaruhi proses pengolahan. Selain itu, BOD mengindikasikan jumlah oksigen yang mikroorganisme butuhkan untuk menguraikan bahan organik dalam air limbah. Di sisi lain, COD mengukur jumlah oksigen yang proses oksidasi bahan organik dan anorganik perlukan, yang berperan penting dalam menentukan tingkat pencemaran. TSS mengacu pada partikel padatan yang tersuspensi dalam air, yang mempengaruhi kualitas air.
3.3 Parameter Biologis
• Mikroorganisme patogen seperti bakteri (E. coli, Salmonella), virus, dan parasit.

4. Proses Pengolahan Air Limbah

Dalam proses pengolahan air limbah, ada beberapa tahapan. Sebagai bagian dari sistem ini, waste water treatment Plant (WWTP) terbagi dalam tiga tahapan pengolahan:
4.1 Pengolahan Primer (Primary Treatment)
Bertujuan untuk menghilangkan padatan kasar dan mengendapkan partikel tersuspensi.
Proses: operator menyaring benda besar seperti plastik, kain, dan ranting. Selanjutnya, grit chamber memisahkan pasir dan kerikil dari aliran air limbah. Sebagai langkah terakhir, primary sedimentation tank mengendapkan partikel padat organik yang tersisa dalam air.

4.2 Pengolahan Sekunder (Secondary Treatment)
Memfokuskan penguraian bahan organik terlarut menggunakan mikroorganisme.
Metode:
• Proses lumpur aktif (Activated Sludge):
o Sebagai langkah pertama, menggunakan aerasi untuk mendukung pertumbuhan mikroba dan mensirkulasi lumpur hasil proses.
• Lagoon atau kolam oksidasi:
o Efisien untuk pengolahan skala besar, tapi membutuhkan lahan luas.
• Trickling Filter:
o Mengalirkan air limbah ke media berpori yang dihuni mikroorganisme.

4.3 Pengolahan Tersier (Tertiary Treatment)
Sebagai langkah terakhir, untuk menghilangkan nutrien, mikroorganisme patogen, atau zat kimia spesifik menggunakan teknologi seperti Filtrasi pasir, karbon aktif, atau membran. Kemudian, untuk disinfeksi menggunakan klorin, ozon. dan nutrient removal menghilangkan nitrogen dan fosfor.

5. Teknologi Tambahan dan Inovasi

Untuk menghindari dampak pencemaran, pentingnya melakukan pengolahan lumpur baik primer maupun sekunder beberapa tahapan :

5.1 Pengolahan Lumpur (Sludge Treatment)
Pengolahan lumpur, baik pengolahan primer maupun sekunder, bertujuan untuk mencegah pencemaran lingkungan. Proses dewatering, operator menggunakan filter press, belt press, atau centrifuge untuk mengurangi kadar air dalam lumpur. Selain itu, stabilisasi lumpur menggunakan anaerobic digestion menghasilkan biogas sebagai produk sampingan. Setelah pengolahan selesai, lumpur berfungsi kembali sebagai pupuk organik atau bahan bakar alternatif berupa RDF (Refuse-Derived Fuel).
5.2 Teknologi Membran (MBR – Membrane Bioreactor)
Selain pengolahan lumpur, gabungan antara proses biologis dan filtrasi membran, untuk efisiensi tinggi. Namun, cocok untuk air limbah dengan standar daur ulang tinggi.
5.3 Sistem Terdesentralisasi (Decentralized Wastewater Treatment System / DEWATS)
Sebagai langkah terakhir, menggunakan kolam anaerobik, biofilter, dan reed bed. Namun, cocok untuk wilayah pedesaan atau perkotaan padat