Pengolahan Biologi merupakan salah satu dari metode pengolahan yang direncanakan untuk menyisihkan material organik yang ada dalam air limbah domestik baik dalam bentuk terlarut (soluble) maupun koloid (colloid) yang tersisa dari hasil penyisihan pada Pengolahan Tahap Pertama. Proses ini dilakukan dengan menggunakan prinsip pengolahan biologi melalui pemanfaatan peran mikroorganisme yang sudah terkandung didalam air limbah domestik. Jumlah bakteri didalam air limbah domestik diketahui dapat mencapai 500.000 hingga 5.000.000 per mL, tergantung pada umur air limbah domestik (McGhee, 1991). Bakteri merupakan makhluk hidup bersel satu yang berukuran sangat kecil dan mempunyai bentuk yang beraneka ragam. Bakteri memiliki kemampuan untuk melakukan metabolisme makanan terlarut (soluble food) dan bereproduksi dengan cara pembelahan sel.
Air limbah domestik sebagian besar tersusun dari karbon organik. Dalam perencanaan dan pengoperasian IPALD penting untuk memiliki pemahaman tentang beban organik yang terkandung didalam air limbah domestik. Menurut Davies (2005), terdapat tiga parameter yang dapat digunakan untuk menggambarkan besaran organik yang terkandung didalam air limbah domestik yakni:
Total Organic Carbon (TOC)
Total Organic Carbon (TOC) secara analitis relatif mudah untuk diukur. Ini melibatkan oksidasi dengan pembakaran pada suhu yang sangat tinggi dan pengukuran CO2 yang dihasilkan. Namun, nilai TOC termasuk senyawa karbon organik stabil yang tidak dapat dipecah secara biologis. Oleh karena itu, cukup sulit untuk menjadi indikator terhadap proses biologi.
Chemical Oxygen Demand (COD)
Karbon organik dapat pula diukur dan dianalisis dengan menggunakan oksidasi kimia. Metode ini disebut dengan Chemical Oxygen Demand (COD). COD dapat diartikan sebagai jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi bahan-bahan organik yang terdapat dalam air secara kimia. Dalam analisisnya, sampel dipanaskan dalam asam sulfat kuat yang mengandung potasium dikromat. Selanjutnya, karbon yang teroksidasi ditentukan oleh jumlah dikromat yang digunakan dalam reaksi. Hasilnya dinyatakan dalam kebutuhan oksigen, bukan karbon. Metode ini dapat dikatakan sebagai metode analitik yang sederhana. Namun, kelemahannya adalah sejumlah senyawa karbon organik yang tidak dapat teroksidasi secara biologis, termasuk dalam hasil analisis metode ini. Sebaliknya, beberapa senyawa aromatik, termasuk benzena, toluena, dan beberapa piridin, yang dapat dipecah oleh bakteri, hanya sebagian teroksidasi dalam prosedur COD. Namun secara keseluruhan, COD memperlihatkan nilai yang berlebihan dari karbon yang dapat dihilangkan dengan menggunakan proses biologi khususnya lumpur aktif.
Biological Oxygen Demand (BOD)
BOD merupakan nilai yang mengdeskripsikan jumlah oksigen terlarut yang dibutuhkan oleh mikroorganisme untuk menguraikan atau mendekomposisi bahan organik dalam kondisi aerobik (Metcalf & Eddy, 1991). Pengukuran BOD digunakan untuk mendapatkan besaran karbon organik yang dapat diuraikan secara biologi. Dalam hal ini, BOD diukur dengan menggunakan pendekatan periode 5 hari atau disebut juga dengan BOD5. Nilai BOD5 telah tercatat dalam berbagai laporan ilmiah dapat diterapkan untuk berbagai kegunaan, yang paling umum adalah untuk mengindikasikan dampak dari keberadaan organik karbon terhadap konsentrasi oksigen terlarut didalam air permukaan (Delzer & McKenzie, 2003). Menurut Delzer dan Mckenzie (USGS, 2003), waktu lima (5) hari merepresentasikan hanya sebagian dari total biochemical oxygen demand. Menurut Hütter (1994), diperkirakan 70% material organik dapat teruraikan selama durasi 5 hari tersebut. Gambar 1 menunjukkan bagaimana perilaku konsentrasi BOD terhadap waktu. Pada dasarnya, pada air limbah domestik dengan temperatur 20 oC materi organik dapat terurai seluruhnya (100% BOD) pada waktu setelah 20 hari (USGS, 2003). Namun, dalam kondisi tertentu air limbah domestik dapat mengandung nitrogen organik, ammonia, and nitrite yang berpotensi membutuhkan oksigen untuk teroksidasi menjadi nitrat. Reaksi ini dapat terjadi pada hari ke-6. Oleh karena itu, BOD5 dinilai lebih representatif untuk menggambarkan fenomena oksidasi materi organik didalam air limbah domestik. BOD5 juga telah menjadi metode yang disetujui dan diterapkan oleh U.S. Environmental Protection Agency (EPA) dalam pemantauan kualitas air limbah domestik.
Gambar 1.1. Kurva Biological Oxigen Demand (dimodifikasi dari Sawyer and McCarty, 1978.)
Hubungan antara analisis karbon organik dapat dilihat pada Gambar 1.2.
Gambar 1.2. Hubungan antar karbon organik di air limbah domestik (Davies, 2005)
Note: Saya mengambil tulisan ini dari materi Pedoman Perencanaan Teknis Rinci SPALD Terpusat yang saya susun bersama rekan-rekan Kementrian PUPR. Semoga bermanfaat
salam
MSA