
Apa itu IPAL atau WWTP pada Air Limbah? – Air limbah didefinisikan sebagai air sisa kegiatan manusia baik domestik maupun industri. Air sisa kegiatan domestik merupakan kegiatan MCK (Mandi Cuci Kakus) yang paling banyak ditemui di sektor permukiman. Namun kegiatan MCK yang terdapat di suatu badan usaha/industri juga tergolong domestik. Sedangkan kegiatan industri yang menghasilkan air limbah adalah kegiatan primer (kegiatan utama dari proses produksi) maupun sekunder (kegiatan pendukung) dalam sebuah industri. Air limbah mengandung kontaminan-kontaminan yang dapat mencemari lingkungan bahkan membahayakan kehidupan makhluk hidup apabila melebihi dari baku mutu atau ambang batas yang diperbolehkan, terutama air limbah industri. Oleh karena itu salah satu cara untuk mengelola air limbah yang baik adalah dengan membangun instalasi pengolahan air limbah (IPAL).
Kemudian Apa itu IPAL atau WWTP pada Air Limbah? IPAL atau Wastewater Treatment Plant (WWTP) merupakan rangkaian satu atau beberapa unit pengolahan air limbah yang terintegrasi serta memiliki fungsi mengolah air limbah menjadi air yang aman dibuang ke alam atau lingkungan. Bahkan di beberapa kasus, air limbah ini dapat digunakan kembali untuk kegiatan tertentu. Untuk mendesain IPAL ada beberapa aspek yang harus di identifikasi diantaranya kuantitas dan kualitas air limbah yang ingin di olah. Hal ini sebagai landasan penentuan dimensi dan rangkaian unit yang dibutuhkan. Kalau mau dijabarkan lebih luas lagi, dimensi dan rangkaian unit yang sudah didapat, selanjutnya digunakan untuk menentukan luas lahan, biaya pembangunan dan lain-lain.
Berdasarkan jenis air limbah yang diolah, IPAL atau WWTP dibagi menjadi dua jenis yaitu IPAL Limbah domestik dan IPAL Limbah Industri. Pengertian IPAL domestik biasa dikenal dengan istilah STP (Sewage Treatment Plant). STP paling sederhana banyak diaplikasikan di tingkat rumah tangga yang selama ini dikenal dengan istilah septic tank. Di daerah yang sudah menerapkan Sistem Penyaluran Air Limbah (SPAL), STP di bangun komunal untuk melayani beberapa daerah pelayanan.
Seperti yang sudah disebutkan sebelumnya, kuantitas dan kualitas air limbah harus di identifikasi terlebih dahulu sebelum membangun IPAL. Kuantitas yang dimaksud adalah debit air limbah yang akan diolah, hal ini untuk menentukan dimensi dari unit-unit IPAL yang akan dibangun. Sedangkan kualitas yang dimaksud adalah karakteristik air limbah, hal ini berfungsi sebagai dasar penentuan unit-unit apa saja yang akan dibangun dalam IPAL.
Terdapat perbedaan karakteristik kontaminan limbah domestik dan limbah industri, diantaranya sebagian besar limbah industri mengandung limbah Bahan Berbahaya dan Beracun (B3). Sehingga sistem WWTP / IPAL yang digunakan untuk mengolah limbah industri lebih kompleks dibanding WWTP / IPAL limbah domestik yang tidak mengandung limbah B3. Adapun karakteristik kontaminan limbah domestik yang harus diperhatikan adalah pH, BOD (Biochemical Oxygen Demand), COD (Chemical Oxygen Demand), TSS (Total Suspended Solid), Minyak dan Lemak, Amoniak serta Total Coliform. Adapun kadar maksimum dari masing-masing kontaminan limbah domestik tersebut yang diperbolehkan di buang ke badan air atau lingkungan adalah sebagai berikut:
Tabel 1. Baku Mutu Air Limbah Domestik
Parameter | Satuan | Kadar Maksimum |
pH | – | 6-9 |
BOD | mg/L | 30 |
COD | mg/L | 100 |
TSS | mg/L | 30 |
Minyak dan lemak | mg/L | 5 |
Amoniak | mg/L | 10 |
Total Coliform | Jumlah/100 mL | 3000 |
Baca Juga : Bagaimana Pengelolaan IPAL Air Limbah di Industri?
Apabila masing-masing parameter air limbah yang sudah di analisa melebihi dari baku mutu yang diperbolehkan, maka air limbah harus diolah terlebih dahulu di IPAL sampai parameter yang di uji memenuhi kriteria aman (sesuai baku mutu) untuk dibuang ke badan air. Singkatnya, goal dari pengolahan air limbah di IPAL adalah baku mutu. Untuk Air limbah industri, baku mutu yang digunakan berbeda dengan air limbah domestik. Terdapat beberapa industri yang mana baku mutu air limbahnya diatur oleh PerMenLH No. 5 Tahun 2014, diantaranya:
- Industri pelapisan logam dan galvanis
- Industri penyamakan kulit
- Industri minyak sawit
- Industri karet
- Industri tapioka
- Industri monosodium glutamat dan inosin monofosfat
- Industri kayu lapis
- Industri pengolahan susu
- Industri minuman ringan
- Industri sabun, deterjen dan produk-produk minyak nabati
- Industri bir
- Industri baterai timbal asam
- Industri pengolahan buah-buahan dan/atau sayuran
- Industri pengolahan hasil perikanan
- Industri pengolahan hasil rumput laut
- Industri pengolahan kelapa
- Industri pengolahan daging
- Industri pengolahan kedelai
- Industri pengolahan obat tradisional atau jamu
- Industri peternakan sapi dan babi
- Industri minyak goreng dengan proses basah dan/atau kering
- Industri gula
- Industri rokok dan/atau cerutu
- Industri elektronika
- Industri pengolahan kopi
- Industri gula refinasi
- Industri petrokimia hulu
- Industri rayon
- Industri keramik
- Industri tereftalat
- Industri polyethylene tereftalat
- Industri petrokimia hulu
- Industri oleokimia dasar
- Industri soda kostik/khlor
- Industri pulp dan kertas
- Industri ethanol
- Industri baterai kering
- Industri cat
- Industri farmasi
- Industri pestisida
- Industri pupuk
- Industri tekstil
- Industri perhotelan
- Fasilitas pelayanan kesehatan
- Rumah pemotongan hewan
Baca Juga : Apa itu Pertek dan SLO IPAL Air Limbah? dan Bagaimana Cara Pengurusannya?
Masing-masing jenis industri yang disebutkan di atas memiliki baku mutu tersendiri, hal ini dikarenakan bahan baku serta proses produksi tiap industri berbeda-beda. Secara otomatis air limbah yang dihasilkan juga memiliki karakteristik yang berbeda juga.
Lalu apa itu IPAL atau WWTP pada Air Limbah? dan bagaimana pengolahannya berdasarkan karakterisitiknya? Secara umum karakteristik air limbah dibagi menjadi 3 jenis, yaitu:
- Karakteristik fisik yang terdiri dari kontaminan fisik seperti minyak, lemak, pasir, dan lain-lain
- Karakteristik kimia yang terdiri dari kontaminan kimia seperti BOD, COD, logam berat, dan lain-lain
- Karakteristik biologi yang terdiri dari kontaminan biologi seperti total coliform.
Sama halnya dengan karakteristik air limbah, unit pengolahan air limbah secara umum dibagi menjadi 3 jenis, yaitu pengolahan fisika, pengolahan kimia dan pengolahan biologi.
1. Pengolahan Fisika
Pengolahan fisika adalah pengolahan yang mengandalkan gravitasi dan atau gerakan fisika dalam mengolah air limbah. Biasanya kontaminan yang direduksi adalah minyak dan lemak, partikel pasir, suspensi dan lain-lain. Adapun alternatif unit-unit pengolahan air limbah yang dapat digunakan untuk pengolahan fisika ini antara lain ruang pasir (grit chamber), penangkap minyak dan lemak, bak pengendap, filtrasi dan lain-lain.
Ruang Pasir (Grit Chamber)
Tujuan dari unit ruang pasir ini adalah untuk menghilangkan pasir anorganik berukuran 0,2-1 mm agar menghindari kerusakan pada pompa dan penyumbatan pada saluran unit pengolahan serta terjadinya pengerasan lumpur pada bak pengendapan. Terdapat 2 jenis ruang pasir yaitu ruang pasir berkecepatan konstan dan ruang pasir beraliran spiral (teraerasi).
Penangkap Minyak dan Lemak (Grease Trap)
Di sektor domestik, minyak dan lemak merupakan salah satu kontaminan yang banyak ditemui, biasanya merupakan sisa kegiatan mencuci. Sedangkan disektor industri, minyak dan lemak banyak ditemui di industri rumah makan, industri pelumas dan industri automobile dan lain-lain. Penangkap minyak dan lemak ditempatkan di awal pengolahan. Apabila minyak dan lemak masuk ke pengolahan lanjutan akan mengganggu sistem pengolahan karena lemak akan mengeras di pipa-pipa unit dan menghambat aliran air limbah. Penangkap minyak dan lemak biasanya memiliki 2 atau lebih kompartemen dimana minyak dan lemak dipisahkan secara gravitasi. Efluen dari kompartemen terakhir memiliki kandungan minyak dan lemak paling sedikit. Adapun efisiensi penyisihan minyak dan lemak pada unit ini adalah 90-99%.
Bak Pengendap
Bak pengendap pada pengolahan limbah dibagi menjadi 4 tipe, yaitu:
- Tipe 1 untuk mengendapkan partikel diskrit tanpa adanya kecenderungan flokulasi
- Tipe 2 untuk mengendapkan partikel flokulen karena disertai proses flokulasi sebelum proses pengendapan
- Tipe 3 pengendapan dimana partikel pada posisi yang tetap, adanya bidang interface
- Tipe 4 merupakan pengendapan dengan konsentrasi partikel terstruktur, sehingga mengalami kompresi / pemadatan (pada unit thickening).
Bak pengendap juga memiliki 4 zona, yaitu:
- Zona inlet, dimana pada zona ini terjadi pendistribusian aliran menuju zona pengendapan
- Zona pengendapan, zona ini merupakan tempat terjadinya pengendapan yang sesungguhnya
- Zona lumpur, zona ini merupakan zona penampungan lumpur hasil pengendapan, memiliki kemiringan untuk memudahkan pengurasan lumpur
- Zona outlet, pada zona ini dihasilkan air yang lebih jernih daripada air inlet.
Dari segi bentuk bak pengendap memiliki 2 jenis yaitu bentuk rectangular dan circular. Beberapa parameter penting dalam merancang bak pengendap 1 yaitu kecepatan pengendapan (vs), waktu detensi (td) serta surface loading rate (SLR). Merancang bak pengendap 1 dapat dilakukan dengan menggunakan kriteria desain dan uji laboratorium.
Filtrasi
Sesuai dengan namanya filtrasi merupakan unit untuk menyaring air limbah dimana di dalam filter terdapat satu atau lebih media penyaring yang akan menangkap kontaminan air limbah. Filtrasi memiliki bermacam-macam mekanisme kerja. Berdasarkan laju filtrasi terdiri dari 2 macam yaitu
- Rapid Sand Filter (RSF)
RSF memiliki kecepatan filtrasi 4-21 m/jam, air limbah yang akan difiltrasi pada RSF harus melalui proses koagulasi, flokulasi dan pengendapan sebelumnya.

- Slow Sand Filter (SSF)
SSF bekerja dengan cara membentuk lapisan biofilm beberapa milimeter pada bagian atas media filter. Lapisan ini disebut lapisan hypogeal/schmutzdecke. Dimana lapisan ini mengandung bakteri, fungi, protozoa, rotivera dan larva serangga air. Saat melewati lapisan ini kontaminan organik terlarut dalam air limbah akan terserap atau tercerna oleh mikroorgaisme pada lapisan hypogeal. Ketebalan akan meningkat mencapai 25 mm yang akan menyebabkan aliran mengecil dan filter harus dicuci. Kelebihan dari sistem SSF adalah biaya kontruksi rendah, dapat menyaring kontaminan organik dan anorganik serta tidak diperlukan banyak air untuk proses pencucian karena sistem pencucian tidak menggunakan sistem backwash. Namun kekurangan sari SSF adalah besarnya kebutuhan lahan.
Berdasarkan sistem kontrol kecepatan, filtrasi dibagi menjadi 2 jenis, yaitu:
- Constant rate, yaitu debit hasil olahan filtrasi tetap sehingga level muka air di atas filtrasi semakin lama akan semakin naik.
- Declining rate, yaitu debit hasil olahan filtrasi semakin lama akan semakin kecil sehingga muka air di atas filtrasi selalu tetap, biasanya ada kontrol pelimbah pada muka air.
Berdasarkan arah aliran, filtrasi dibagi menjadi 2 jenis, yaitu:
- Downflow, yaitu arah aliran filtrasi dari atas ke bawah melewati media filter
- Upflow, yaitu arah aliran filtrasi dari bawah ke atas melewati media filter, pada filtrasi ini dibutuhkan pompa untuk memberikan tekanan pada air untuk bergerak dari bawah ke atas.
- Horizontal flow, yaitu arah aliran filtrasi mendatar dari kiri ke kanan atau sebaliknya melewati media filter.
Berdasarkan energi yang bekerja, filtrasi dibagi menjadi 2 jenis, yaitu:
- Sistem gravitasi, menggunakan sistem gravitasi dalam pengaliran aliran air olahannya.
- Sistem bertekanan, menggunakan sistem tekanan dalam pengaliran aliran airnya, bisa dengan pompa maupun pengaturan profil hidrolis.
Berdasarkan distribusi media, filtrasi dibagi menjadi 4 jenis, yaitu:
- Fine-to-coarse, yaitu media tersusun berdasarkan arah datangnya aliran dari yang ukuran kecil ke ukuran besar.
- Coarse-to-fine, yaitu media tersusun berdasarkan arah datangnya aliran dari yang ukuran besar ke ukuran kecil.
- Ungraded, yaitu media filter tercampur dari berbagai ukuran.
- Uniformly, yaitu media filter seragam ukurannya
2. Pengolahan Kimia
Pengolahan kimia adalah pengolahan yang menggunakan bahan kimia untuk mereduksi kandungan kontaminan dalam air limbah. Contohnya netralisasi (menetralkan pH), desinfeksi (mendesinfeksi total coliform atau patogen lainnya), sebagai koagulan untuk mereduksi kontaminan terlarut, presipitasi (penambahan alkali untuk memisahkan ion logam dan lain-lain). Jumlah dan konsentrasi zat kimia yang ditambahkan harus sesuai dengan karakteristik air limbah dan melalui pengujian laboratorium sebelumnya. Untuk memaksimalkan pengolahan kimia ini perlu adanya proses pengadukan agar senyawa menjadi homogen.
Netralisasi
Proses netralisasi merupakan proses menyeimbangkan pH (tingkat keasaman) dari air limbah. Apabila air limbah memiliki pH asam, maka perlu ditambahkan basa agar pH menjadi seimbang atau sesuai dengan baku mutu (6-9), begitu juga sebaliknya. Sebagai contoh suatu limbah industri tekstil memiliki pH 8-10, lalu limbah ini akan ditambahkan basa kuat (NaOH) dan asam lemah (CH3COOH) agar tingkat keasaman air limbah memenuhi baku mutu.
Desinfeksi
Salah satu baku mutu air limbah yang harus terpenuhi adalah parameter patogen khususnya Total Coliform. Salah satu proses yang paling efektif untuk menurunkan kandungan patogen ini adalah dengan proses desinfeksi, dimana senyawa kimia dibubuhkan ke dalam air limbah lalu senyawa yang digunakan untuk proses desinfeksi disebut desinfektan. Terdapat beberapa alternatif penggunaan desinfektan yang banyak digunakan dalam pengolahan air limbah, diantaranya menggunakan sinar ultraviolet, gas klor (Cl2), dan kaporit (Ca(ClO)2)).
Koagulasi
Beberapa kontaminan baik itu organik maupun anorganik banyak yang terlarut di dalam air yang disebut dengan TDS (Total Dissolved Solids). Untuk dapat menghilangkan polutan ini perlu ditambahkan bahan kimia (koagulan) agar kontaminan bisa terpisah dari air. Awalnya polutan akan membentuk flok yang lama kelamaan akan mengendap ke dasar unit pengolahan. Koagulan yang biasa ditambahan ke dalam pengolahan air adalah tawas (Al2(SO4)3)).
Presipitasi
Ion logam banyak ditemukan di limbah cair sisa proses produksi di industri. Sifat logam pada umumnya terlarut dalam kondisi cenderung asam. Untuk menyisihkan ion logam tersebut air limbah perlu ditambahkan basa hingga tingkat keasaman dititik seimbang ion logam dalam air limbah bisa berubah menjadi solid dan dapat diendapkan, sehingga kandungan ion logam dalam air limbah akan tereduksi. Titik seimbang untuk setiap ion logam berbeda-beda. Apabila air limbah mengandung beberapa ion logam, maka penyisihannya harus dilakukan satu per satu sesuai titik seimbang yang tercapai duluan.
3. Pengolahan Biologi
Pengolahan biologi adalah pengolahan yang menggunakan bantuan mikroorganisme untuk mereduksi atau mengurai kontaminan organik dalam air limbah. Contohnya mereduksi atau mengurai BOD, COD, amoniak dan lain-lain. Kondisi unit pengolahan air limbah yang digunakan bisa aerobik (membutuhkan oksigen), anerobik (tidak membutuhkan oksigen) tergantung mikroorganisme yang digunakan serta kombinasi keduanya. Adapun contoh unit pengolahan biologi sistem aerobik adalah kolam aerasi, kolam fakultatif, proses lumpur aktif (activated sludge process, ASP), parit oksidasi (oxidation ditch, OD), Rotating Biological Contactor (RBC). Sedangkan contoh pengolahan biologi sistem anaerobik adalah Anaerobic Baffled Reactor (ABR), kolam anaerobik serta unit tangki septic (septic tank) yang merupakan contoh IPAL sederhana yaitu STP (Sewage Treatment Plant).
Kolam Aerasi
Pada pengolahan air limbah menggunakan kolam aerasi, air limbah dimasukkan kedalam kolam yang telah diberi aerator dipermukaanya untuk memberi asupan oksigen bagi mikroorganisme yang tersuspensi di dalam air limbah untuk mengurai kandungan organik. Adapun kelebihan dari unit ini adalah biaya instalasi awal dan biaya perawatan yang murah. Sedangkan kekurangannya adalah membutuhkan lahan yang luas. Efisiensi dari pengolahan air limbah menggunakan kolam aerasi ini adalah >70% untuk kandungan organik.
Kolam fakultatif
Sama hal nya dengan kolam aerasi, kolam fakultatif membutuhkan aerator untuk memasok oksigen ke dalam air limbah, namun power yang dibutuhkan tidak sebesar aerator pada kolam aerasi. Terdapat 2 lapisan yang terbentuk yaitu lapisan atas dimana terjadi proses dekomposisi aerobik dan lapisan bawah dimana terjadi proses dekomposisi anaerobik. Kelebihan dari kolam fakultatif adalah biaya operasional khususnya pengoperasian aerator yang rendah karena power yang dibutuhkan juga rendah. Sedangkan kekurangannya adalah membutuhkan lahan yang besar serta dibutuhkan pengurasan lumpur secara berkala. Efisiensi penyisihan kandungan organik pada unit ini adalah 90%.
Proses lumpur aktif
Pada unit ini oksigen terlarut lebih tinggi dari kolam aerasi namun mekanismenya sama yaitu menggunakan mikroorganisme tersuspensi. Lumpur yang mengendap hasil efluen dari unit ini akan direcycle atau dikembalikan lagi ke unit utama. Proses lumpur aktif memiliki efisiensi pengolahan kandungan organik sebesar 85-90% serta namun proses ini membutuhkan power yang besar sehingga cukup memakan biaya serta operasional yang cukup rumit.
Parit oksidasi
Parit oksidasi merupakan unit pengolahan air limbah berbentuk seperti parit yang memiliki kedalaman 1-1,5 m serta memiliki rotor di beberapa titik yang berfungsi sebagai aerator. Mikroorganisme yang bekerja pada unit ini tersuspensi di dalam air limbah. Efisiensi penyisihan kandungan organik yang dihasilkan dari unit pengolahan ini adalah 90-95% dengan operasional dan perawatan yang mudah. Serta lumpur yang dihasilkan juga lebih sedikit dibanding unit pengolahan biologi lainnya. Namun membutuhkan lahan yang luas serta TSS (Total Suspended Solid) yang dihasilkan juga masih cenderung tinggi.
Rotating Biological Biocontactor
RBC memiliki mekanisme pertumbuhan mikroorganisme yang berbeda dari unit pengolahan biologis sebelumnya karena sistem yang digunakan adalah attached growth atau pertumbuhan melekat. Dimana bakteri tumbuh melekat pada piringan fiber/HDPE yang berada 40% di dalam air dan di susun berjajar pada suatu poros baja. Piringan diputar dengan kecepatan 3-6 rpm, bagian pada piringan akan bergantian tercelup ke air limbah, yang lama-kelamaan akan terbentuk lapisan biofilm mikroorganisme pada piringan, sehingga mikroorganisme ini nantinya akan mendegradasi kandungan organik dalam air limbah. Perputaran piring juga berfungsi untuk menyuplai oksigen pada mikroorganisme yang melekat pada piringan. Selain efisiensi penyisihan kandungan organik yang tinggi yaitu 95%, RBC juga tidak membutuhkan lahan yang besar serta power yang dibutuhkan juga kecil. Namun biaya instalasi dari RBC lebih tinggi dibanding unit yang memiliki debit pengolahan yang sama. Apabila kandungan oksigen rendah dalam air limbah, makanya akan terbentuk sulfida dan menghasilkan bakteri pengganggu dalam RBC.
Anaerobic Baffled Reakctor
Sistem pengolahan air limbah unit ini yaitu mengalirkan air limbah melewati sekat/baffle yang bertujuan agar terjadi konta anaerobic baffled reakctor k antara air limbah dan mikroorganisme yang tersuspensi di dalam air limbah. Pengolahan air limbah terjadi di dalam reaktor tertutup. Efisiensi pengolahan air limbah menggunakan sistem ABR adalah berkisar 70-90%. Kelebihan dari sistem ABR antara lain biaya operasional yang murah, pembentukan lumpur lebih lama sehingga pengurasan lumpur juga menjadi lebih lama. Sedangkan kekurangan dari sistem ABR antara lain kurang dalam mempertahankan kecepatan upflow gas dan cairan selain itu masih belum banyak penelitian mengenai penggunaan ABR untuk industri.
Kolam Anaerobik
Kolam anaerobik biasanya memiliki kedalaman 3-5 m agar proses anaerobik dapat terjadi. Lapisan kolam diberi lapisan kedap air agar proses anaerobik maksimal dan air limbah tidak mencemari air tanah. Pengoperasian kolam anaerobik tidak memakan biaya yang besar dikarenakan prosesnya yang sederhana.
Tangki Septik
Sebagian besar pemukiman di Indonesia menggunakan tangki septik untuk mengolah secara sederhana limbah kakus yang dihasilkan. Adapun desain dari tangki septik sendiri sudah dibaku kan oleh pemerintah dan tertuang dalam SNI 2398:2017 tetang “Tata Cara Perencanaan Tangki Septik Dengan Pengolahan Lanjutan (Sumur Resapan, Bidang Resapan, Up Flow Filter, Kolam Sanita).
Baca Juga : Konsultan dan Kontraktor WWTP STP IPAL Surabaya Terbaik
Berikut itu tadi penjelasan lengkap mengenai Apa itu IPAL atau WWTP pada Air Limbah? Jika anda ingin berkonsultasi terkait penjelasan pada artikel “Apa itu IPAL atau WWTP pada Air Limbah? ” atau tentang permasalahan air limbah untuk usaha anda. Anda dapat berkonsultasi langsung dengan kami secara Gratis!
