Ada berbagai jenis perangkat dan peralatan yang digunakan dalam pengolahan air limbah untuk menghilangkan kontaminan dan polutan dari air limbah. Beberapa perangkat yang paling umum meliputi:
Layar:
Layar adalah komponen penting dari banyak sistem pengolahan air limbah, karena membantu menghilangkan padatan besar, kotoran, dan bahan lain dari air limbah sebelum memasuki proses pengolahan lainnya. Layar dapat diklasifikasikan berdasarkan ukuran bukaan di layar, yang menentukan ukuran partikel yang dapat dihilangkan. Beberapa jenis saringan yang umum digunakan dalam pengolahan air limbah meliputi:
Layar batang: Layar batang terdiri dari serangkaian batang yang diberi jarak untuk memungkinkan air mengalir, tetapi untuk menangkap puing-puing besar dan padatan. Batang dapat dibersihkan secara manual atau mekanis untuk menghilangkan material yang ditangkap.
Saringan halus: Saringan halus menggunakan jaring atau pelat berlubang untuk menghilangkan partikel yang lebih kecil dari air limbah. Layar halus dapat digunakan untuk menghilangkan bahan seperti rambut, kertas, dan plastik.
Layar mikro: Layar mikro mirip dengan layar halus, tetapi menggunakan jaring yang lebih halus atau ukuran pori untuk menghilangkan partikel yang lebih kecil, termasuk bakteri dan mikroorganisme lainnya.
Penyaring drum: Penyaring drum menggunakan drum yang berputar dengan jaring atau permukaan berlubang untuk menangkap kotoran dan padatan. Bahan yang ditangkap kemudian dikikis dari permukaan drum dan dibuang.
Layar cakram: Layar cakram menggunakan cakram berputar dengan perforasi untuk menangkap serpihan dan benda padat. Bahan yang ditangkap kemudian dihilangkan dengan pengikis atau sikat.
Pilihan jenis saringan akan bergantung pada ukuran dan karakteristik partikel yang perlu dihilangkan, serta desain sistem pengolahan secara keseluruhan. Selain menghilangkan padatan, saringan juga dapat membantu melindungi peralatan hilir, seperti pompa dan katup, dari kerusakan yang disebabkan oleh serpihan besar atau material lain.
Kamar pasir:
Grit chamber adalah jenis pengolahan utama yang digunakan di instalasi pengolahan air limbah untuk menghilangkan padatan anorganik yang berat, seperti pasir, kerikil, dan bahan berpasir lainnya yang terlalu berat untuk dihilangkan hanya dengan sedimentasi. Bahan-bahan tersebut dapat menyebabkan kerusakan peralatan, seperti pompa dan katup, dalam proses pengolahan dan juga dapat terakumulasi dalam lumpur selama pengolahan primer.
Grit chamber bekerja dengan memperlambat aliran air limbah dan membiarkan material berat mengendap di dasar. Ruang grit biasanya berupa tangki panjang dan sempit, dengan rasio lebar-ke-panjang kira-kira 1:4, untuk memastikan bahwa air limbah tetap berada di dalam ruang untuk waktu yang cukup. Saat air limbah mengalir ke dalam bilik, alirannya melambat, menyebabkan material berat mengendap di dasar.
Grit yang mengendap kemudian dikeluarkan dari bagian bawah bilik menggunakan sistem penghilang grit, yang mungkin termasuk pompa grit, pengklasifikasi grit, atau konveyor grit. Grit yang dihilangkan kemudian dikirim ke tempat pembuangan akhir atau tempat pembuangan lain yang sesuai.
Grit chamber dapat berupa tipe pusaran atau tipe detritus. Dalam grit chamber tipe vortex, air limbah dimasukkan secara tangensial ke dalam chamber, menciptakan gerakan berputar yang membantu memisahkan grit dari air limbah. Dalam grit chamber tipe detritus, air limbah dimasukkan dengan kecepatan rendah, memungkinkan grit mengendap di dasar chamber.
Grit chamber biasanya terletak di awal proses pengolahan, sebelum sedimentasi primer, untuk memastikan bahwa material berat dihilangkan sebelum dapat menyebabkan kerusakan atau mengganggu proses pengolahan selanjutnya.
Tangki sedimentasi:
Tangki sedimentasi, juga dikenal sebagai penjernih, adalah jenis pengolahan utama yang digunakan di instalasi pengolahan air limbah untuk menghilangkan padatan tersuspensi dan bahan organik dari air limbah. Tangki-tangki ini bekerja dengan membiarkan air limbah mengendap, yang menyebabkan padatan yang lebih berat tenggelam ke dasar tangki sementara padatan yang lebih ringan mengapung ke atas, membentuk lapisan buih. Air yang telah diklarifikasi kemudian dikeluarkan dari tengah tangki.
Tangki sedimentasi biasanya berbentuk persegi panjang atau bundar, dan dirancang untuk memperlambat aliran air limbah sehingga padatan memiliki cukup waktu untuk mengendap. Tangki dapat dilengkapi dengan peralatan mekanis seperti pengikis, skimmer atau penggaruk yang membantu menghilangkan padatan yang mengendap dari dasar tangki dan lapisan buih dari permukaan.
Tangki sedimentasi dapat dirancang sebagai penjernih primer, yang menghilangkan sebagian besar padatan tersuspensi dan bahan organik, atau penjernih sekunder, yang digunakan setelah pengolahan biologis untuk menghilangkan padatan dan mikroorganisme yang tersisa.
Efektivitas tangki sedimentasi tergantung pada beberapa faktor, termasuk waktu detensi, kecepatan pengendapan padatan, dan desain tangki. Waktu penahanan adalah jumlah waktu air limbah tetap berada di dalam tangki, dan biasanya ditentukan oleh ukuran dan laju aliran tangki. Kecepatan pengendapan padatan bergantung pada ukuran, bentuk, dan densitasnya, dan dapat dipengaruhi oleh penambahan bahan kimia, seperti koagulan, yang membantu mengagregasi padatan.
Secara keseluruhan, tangki sedimentasi merupakan komponen penting dari pengolahan air limbah, karena membantu menghilangkan sebagian besar padatan dan bahan organik sebelum air limbah diolah lebih lanjut menggunakan proses pengolahan biologis atau lanjutan.
Tangki aerasi:
Tangki aerasi adalah komponen penting dari proses pengolahan biologis di instalasi pengolahan air limbah. Fungsi utama dari tangki ini adalah untuk menyediakan lingkungan di mana mikroorganisme dapat berkembang dan mendegradasi bahan organik yang ada dalam air limbah.
Dalam proses lumpur aktif tipikal, tangki aerasi adalah bak atau tangki besar tempat air limbah dicampur dengan biakan mikroba atau lumpur. Sludge mengandung campuran mikroorganisme, termasuk bakteri, protozoa, dan jamur, yang mengurai bahan organik dalam air limbah melalui proses respirasi aerobik.
Untuk mendorong pertumbuhan dan aktivitas mikroorganisme, tangki aerasi dilengkapi dengan perangkat aerasi, seperti diffuser atau aerator mekanis, yang memasok oksigen ke air limbah. Ini memberikan oksigen yang diperlukan yang dibutuhkan mikroorganisme untuk melakukan proses metabolisme mereka.
Proses aerasi biasanya memakan waktu beberapa jam, selama waktu tersebut mikroorganisme mengkonsumsi bahan organik dalam air limbah dan berkembang biak jumlahnya. Setelah proses aerasi selesai, air limbah dialirkan ke secondary clarifier atau settling tank, dimana mikroorganisme dibiarkan mengendap dan membentuk lapisan lumpur. Air yang telah diklarifikasi kemudian dibuang dan dapat diolah lebih lanjut dalam proses pengolahan tersier.
Efektivitas proses aerasi tergantung pada beberapa faktor, antara lain konsentrasi mikroorganisme dalam lumpur, kadar oksigen terlarut dalam tangki aerasi, dan laju muatan organik air limbah. Faktor-faktor ini harus dikontrol dengan hati-hati untuk memastikan bahwa mikroorganisme dapat secara efektif mendegradasi bahan organik dan menghasilkan limbah berkualitas tinggi.
Sistem lumpur aktif:
Sistem lumpur aktif adalah proses pengolahan air limbah biologis yang menggunakan mikroorganisme untuk memecah bahan organik dalam air limbah. Prosesnya melibatkan penambahan udara ke air limbah untuk mendorong pertumbuhan mikroorganisme, yang kemudian mengkonsumsi bahan organik dan mengubahnya menjadi karbon dioksida, air, dan sel mikroba baru.
Dalam sistem lumpur aktif, air limbah pertama-tama diolah dalam tangki aerasi, di mana udara terus disuplai untuk mendorong pertumbuhan mikroorganisme. Mikroorganisme mengkonsumsi bahan organik dalam air limbah, yang memberi mereka energi dan nutrisi yang dibutuhkan untuk pertumbuhan. Saat mikroorganisme tumbuh, mereka membentuk gumpalan atau flok yang dapat mengendap dari air limbah.
Setelah tangki aerasi, air limbah dikirim ke penjernih sekunder, di mana flok mengendap dari air limbah dan dibuang sebagai lumpur. Air limbah yang telah diolah kemudian dibuang atau dikirim untuk pengolahan lebih lanjut.
Ada beberapa keuntungan menggunakan sistem lumpur aktif untuk pengolahan air limbah. Misalnya, mereka dapat secara efektif menghilangkan bahan organik, nitrogen, dan fosfor dari air limbah, yang dapat membantu mencegah eutrofikasi dan masalah kualitas air lainnya. Sistem lumpur aktif juga dapat menghasilkan efluen berkualitas tinggi, yang dapat dibuang ke air permukaan atau digunakan untuk irigasi.
Namun, ada juga beberapa tantangan yang terkait dengan sistem lumpur aktif. Misalnya, sistem membutuhkan manajemen yang hati-hati untuk menjaga keseimbangan mikroorganisme dan nutrisi yang tepat, karena terlalu banyak atau terlalu sedikit keduanya dapat menyebabkan masalah. Selain itu, sistem dapat rentan terhadap beban kejut dan gangguan lain yang dapat mengganggu proses perawatan. Terakhir, sistem lumpur aktif dapat menghasilkan lumpur dalam jumlah besar, yang harus diolah dan dibuang dengan tepat.
Bioreaktor membran:
Bioreaktor membran (MBR) adalah jenis sistem pengolahan air limbah yang menggabungkan pengolahan biologis dengan filtrasi membran. Sistem MBR menggunakan proses biologis untuk memecah bahan organik dalam air limbah, dan kemudian menggunakan membran untuk menyaring padatan tersuspensi, bakteri, dan kontaminan lainnya.
Dalam sistem MBR, air limbah pertama kali diolah dalam tangki aerasi, di mana mikroorganisme mengkonsumsi bahan organik dan mengubahnya menjadi karbon dioksida dan air. Cairan campuran kemudian dipisahkan dari air yang diolah menggunakan filter membran, yang memungkinkan air melewatinya sambil mempertahankan padatan dan mikroorganisme. Padatan dan mikroorganisme yang terperangkap membran dikembalikan ke tangki aerasi untuk melanjutkan proses pengolahan.
Ada dua jenis filter membran yang digunakan dalam sistem MBR: serat berongga dan lembaran datar. Membran serat berongga biasanya digunakan dalam sistem yang lebih kecil, sedangkan membran lembaran datar digunakan dalam aplikasi yang lebih besar. Kedua jenis membran tersebut memiliki pori-pori kecil yang menyaring bakteri, virus, dan kontaminan lainnya.
Sistem MBR memiliki beberapa keunggulan dibandingkan sistem pengolahan air limbah konvensional. Misalnya, sistem MBR dapat menghasilkan efluen dengan kualitas lebih tinggi daripada sistem konvensional, karena membran memberikan penghalang fisik terhadap padatan tersuspensi, bakteri, dan kontaminan lainnya. Sistem MBR juga membutuhkan lebih sedikit ruang daripada sistem konvensional, karena filtrasi membran dapat menggantikan clarifier sekunder. Selain itu, sistem MBR dapat dioperasikan pada konsentrasi biomassa yang lebih tinggi, yang dapat menghasilkan efisiensi pengolahan yang lebih tinggi dan produksi lumpur yang lebih rendah.
Namun, sistem MBR juga bisa lebih kompleks dan mahal untuk dioperasikan daripada sistem konvensional, karena memerlukan membran khusus dan sistem kontrol yang lebih canggih. Pemeliharaan dan penggantian membran juga bisa mahal. Terlepas dari tantangan ini, sistem MBR menjadi semakin populer baik untuk pengolahan air limbah perkotaan maupun industri, khususnya di area yang ruangnya terbatas atau di mana limbah berkualitas tinggi diperlukan.
Sistem desinfeksi:
Sistem desinfeksi merupakan komponen penting dari banyak proses pengolahan air limbah, karena membantu mengurangi tingkat mikroorganisme patogen dalam limbah. Ada beberapa jenis sistem desinfeksi yang dapat digunakan, antara lain:
Klorinasi: Klorinasi adalah metode desinfeksi umum yang melibatkan penambahan klorin ke air limbah yang diolah. Klorin dapat membunuh banyak jenis mikroorganisme, termasuk bakteri dan virus. Namun, klorinasi juga dapat menghasilkan produk samping disinfeksi, seperti trihalometana, yang berbahaya bagi kesehatan manusia.
Radiasi ultraviolet (UV): Sistem desinfeksi UV menggunakan lampu UV intensitas tinggi untuk membunuh mikroorganisme dalam air limbah. Radiasi UV merusak DNA mikroorganisme, yang mencegahnya berkembang biak. Disinfeksi UV adalah metode bebas bahan kimia yang tidak menghasilkan produk samping disinfeksi.
Ozonasi: Ozonasi adalah proses yang melibatkan penambahan ozon ke air limbah yang diolah. Ozon adalah oksidan kuat yang dapat membunuh mikroorganisme dan memecah senyawa organik. Ozonasi adalah metode bebas bahan kimia yang tidak menghasilkan produk samping disinfeksi, tetapi pengoperasiannya bisa mahal.
Filtrasi membran: Beberapa jenis filter membran, seperti membran ultrafiltrasi, dapat menghilangkan bakteri dan virus dari air limbah yang diolah. Filtrasi membran dapat menjadi metode disinfeksi yang efektif, tetapi biaya pemasangan dan pemeliharaannya mahal.
Pemilihan sistem desinfeksi akan bergantung pada berbagai faktor, termasuk karakteristik air limbah, tingkat desinfeksi yang diperlukan, dan sumber daya yang tersedia. Dalam banyak kasus, kombinasi metode disinfeksi dapat digunakan untuk mencapai tingkat perawatan yang diinginkan.
Sistem pengobatan tersier:
Sistem pengolahan tersier digunakan untuk mengolah lebih lanjut air limbah yang telah mengalami proses pengolahan primer dan sekunder. Tujuan dari pengolahan tersier adalah untuk menghilangkan kotoran dan kontaminan yang tersisa dari air untuk menghasilkan limbah yang cocok untuk digunakan kembali atau dibuang ke lingkungan. Beberapa sistem perawatan tersier yang umum meliputi:
Filtrasi: Filtrasi adalah proses yang menghilangkan partikel kecil, padatan tersuspensi, dan kotoran lainnya dari air limbah. Jenis filter yang umum digunakan dalam pengolahan tersier antara lain filter pasir, filter multi media, dan filter membran.
Perawatan kimia: Perawatan kimia melibatkan penambahan bahan kimia ke air limbah untuk menghilangkan padatan terlarut dan senyawa organik. Bahan kimia umum yang digunakan dalam perawatan tersier termasuk koagulan, flokulan, dan desinfektan.
Penghapusan nutrisi: Penghapusan nutrisi adalah proses yang menghilangkan kelebihan nitrogen dan fosfor dari air limbah. Kelebihan nutrisi dapat berkontribusi pada ledakan alga dan masalah lingkungan lainnya. Metode umum untuk penghilangan nutrisi termasuk penghilangan nutrisi biologis (BNR) dan presipitasi kimia.
Disinfeksi: Disinfeksi adalah proses yang membunuh mikroorganisme patogen dalam air limbah. Metode desinfeksi yang umum termasuk klorinasi, radiasi UV, dan perawatan ozon.
Reverse osmosis: Reverse osmosis adalah proses yang menggunakan membran semi-permeabel untuk menghilangkan padatan terlarut, garam, dan kotoran lainnya dari air limbah. Proses ini dapat menghasilkan air berkualitas tinggi yang cocok untuk digunakan kembali dalam aplikasi industri atau pertanian.
Pilihan sistem pengolahan tersier akan bergantung pada kontaminan spesifik yang perlu dihilangkan dari air limbah, tujuan penggunaan limbah, dan sumber daya yang tersedia. Dalam banyak kasus, kombinasi metode pengolahan dapat digunakan untuk mencapai tingkat kualitas air yang diinginkan.
Secara keseluruhan, perangkat pengolahan air limbah sangat penting untuk menghilangkan polutan dan kontaminan dari air limbah dan memastikan bahwa air yang diolah memenuhi standar kesehatan lingkungan dan masyarakat.