Teknologi Daur Ulang Air Wudhu

Sebelum membahas tentang pengolahan air limbah dengan menggunakan metode lumpur aktif, ada baiknya kita mengetahui bagai mana air limbah/air kotor itu, dan bagaimana air yang dianggap bersih itu.

Air Kotor

1.1.            Pengertian

Air kotor adalah air yang mengandung berbagai macam zat yang menurunkan kualitas air tersebut dan tidak aman untuk dikonsumsi dan tidak dapat digunakan sesuai tujuan penggunaannya.

Air Kotor tidak selalu adalah air yang penuh dengan debu sehingga berwarna kehitam-hitaman.  Air tercemar juga termasuk air kotor. Air dikatakan tercemar jika terdapat gangguan terhadap kualitas air sehingga air tersebut tidak dapat digunakan untuk tujuan penggunaannya.

Pencemaran air tersebut dapat terjadi karena masuknya makhluk hidup, zat, atau energi ke dalam air oleh kegiatan manusia. Keadaan itu menyebabkan kualitas air turun sampai ke tingkat tertentu dan membuat air tidak berfungsi lagi sesuai dengan tujuan penggunaannya.

Zat-zat yang mencemari lingkungan kebanyakan berasal dari limbah buangan pabrik. Beberapa contoh zat yang mencemari lingkungan seperti CN, Pb, Hg ( Penyebab Kanker ), Cu, dan Zn larut dalam air. Zat-zat tersebut merupakan zat beracun yang tidak hanya mencemari perairan tapi juga dapat membunuh.

1. 2Kriteria Air Kotor

Air Kotor memiliki beberapa kriteria, antara lain :

• Tidak jernih ( berwarna )

Umumnya air kotor itu berwarna kelabu, dikarenakan banyaknya debu dan kotoran lain yang menumpuk. Debu dan  kotoran tersebut tetap tergenang dan tidak dapat keluar/lepas dari air tersebut. Warna dari air kotor itu juga ada yang lain. Seperti merah, kuning, dan lain-lain, hal tersebut dikarenakan zat-zat kimia yang telah mencemari air tersebut.

• Berbau

Air kotor tidak hanya berwarna namun juga berbau, bau dari air kotor ini ada yang harum, kemungkinan dikaranakan zat kimia. Air kotor juga berbau tidak enak dikarenakan kotoran atau zat lain yang membusuk.

• Mengandung zat-zat yang berbahaya

Air yang kelihatan jernih sekalipun belum tentu bebas dari zat-zat yang menbahayakan tubuh. Seperti logam-logam berat seperti raksa ( Merkuri atau Hg ) yang kemungkinan terlarut dari kosmetik, plastik atau batu baterai yang dibuang ke air, atau dari industri obat-obatan dan pegolahan logam yang membuang limbahnya secara sembarangan ke air. Berdasarkan hasil penelitian Hg dapat merusak gen-gen sehingga dapat menyebabkan mutasi secara kimia.

AIR BERSIH.

2.1. Pengertian

Air Bersih adalah air yang tidak mengganggu kesehatan dan bebas dari kandungan zat-zat merugikan yang dapat menurunkan kualitas air dan tidak membahayakan pemakainya.

Air bersih belum tentu murni tapi bisa digunakan dengan aman tanpa membahayakan kesehatan.

Sebagai cairan yang paling umum di jumpai di planet bumi, air memiliki sifat fisis istimewa.

Air merupakan pelarut yang sangat baik untuk zat padat, cair, dan gas ( Pelarut Universal ). Karena daya larut yang sangat baik ini menyebabkan air mudah mengalami pencemaran.

Air mempunyai kalor penguapan yang sangat tinggi, sehingga suhu tubuh terjaga secara optimal.

Air mempunyai kapasitas kalor yang sangat tinggi, sehingga jumlah air yang berlimpah di muka bumi bertindak sebagai termostrat raksasa yang dapat mengatur suhu bumi.

Air mempunyai viskositas yang sangat rendah, sehingga air mudah mengalir dan mudah di pompa ke atas.

Air berekspansi ketika membeku sehingga es memiliki kerapatan yang lebih kecil dari air. Akibatnya es dapat mengambang di atas air sehingga ikan dan hewan air dapat bertahan hidup pada musim salju.

2.2 . Kriteria Air Bersih

Air Bersih memiliki beberapa kriteria, antara lain :

¨      Jernih ( tidak berwarna )

¨      Air bersih tidak berwarna karena bebas dari debu, kotoran dan berbagai zat-zat kimia.

¨      Tidak Berbau

¨      Karena tidak mengandung zat-zat yang bisa membusuk dan menimbulkan bau, maka air bersih tidak berbau apapun.

¨      Mengandung zat pada takaran tertentu

¨      Kandungan air bersih :

¨      Paling sedikit harus mengandung 5 ppm ( part per million ) oksigen terlarut ( Disolved Oxygen = DO ) .

¨      Maksimum mengandung zat padat terlarut 1.000 ppm.

¨      Menpunyai BOD ( Biological Oxygen Demand ) kurang dari 1 ppm.

¨      Harga pH berkisar 7.

 

Teknologi Daur Ulang Air Wudu

BULAN-bulan awal di tahun 2004 diwarnai oleh hujan deras yang di beberapa daerah menimbulkan banjir, termasuk banjir parah yang melanda wilayah Jakarta dan Indramayu Jawa Barat. Setelah bulan-bulan penuh deraan hujan, maka sebagian besar wilayah Indonesia segera memasuki bulan-bulan penuh deraan panas musim kemarau.

Pada bulan-bulan ini dipastikan beberapa wilayah akan mengalami kesulitan air. Daerah Bandung dan pesisir utara Jawa Barat termasuk daerah yang seperti tahun-tahun lalu mengalami tingkat kerawanan air yang berat.

Persoalan kerawanan air di daerah perkotaan padat penduduk selain akibat daya dukung sumber daya alam yang tidak sebanding dengan jumlah penduduk, juga akibat penggunaan air tanah yang tidak terkendali. Berbagai penelitian untuk menghasilkan teknologi yang dapat mengatasi masalah ini telah dilakukan. Salah satu cara yang populer dilakukan adalah pengolahan air limbah.

Teknologi pengolahan air limbah adalah kunci dalam memelihara kelestarian lingkungan. Apapun macam teknologi pengolahan air limbah domestik maupun industri yang dibangun harus dapat dioperasikan dan dipelihara oleh masyarakat setempat. Jadi teknologi pengolahan yang dipilih harus sesuai dengan kemampuan teknologi masyarakat yang bersangkutan.

Berbagai teknik pengolahan air buangan untuk menyisihkan bahan polutannya telah dicoba dan dikembangkan selama ini.  Teknik-teknik pengolahan air buangan yang telah dikembangkan tersebut secara umum terbagi menjadi 3 metode pengolahan:

1.    pengolahan secara fisika.      3.    pengolahan secara biologi.

2.    pengolahan secara kimia.

Untuk suatu jenis air buangan tertentu, ketiga metode pengolahan tersebut dapat diaplikasikan secara sendiri-sendiri atau secara kombinasi.

Pengolahan Secara Fisika

Pada umumnya, sebelum dilakukan pengolahan lanjutan terhadap air buangan, diinginkan agar bahan-bahan tersuspensi berukuran besar dan yang mudah mengendap atau bahan-bahan yang terapung disisihkan terlebih dahulu. Penyaringan (screening) merupakan cara yang efisien dan murah untuk menyisihkan bahan tersuspensi yang berukuran besar. Bahan tersuspensi yang mudah mengendap dapat disisihkan secara mudah dengan proses pengendapan.  Parameter desain yang utama untuk proses pengendapan ini adalah kecepatan mengendap partikel dan waktu detensi hidrolis di dalam bak pengendap.

 

Proses flotasi banyak digunakan untuk menyisihkan bahan-bahan yang mengapung seperti minyak dan lemak agar tidak mengganggu proses pengolahan berikutnya. Flotasi juga dapat digunakan sebagai cara penyisihan bahan-bahan tersuspensi (clarification) atau pemekatan lumpur endapan (sludge thickening) dengan memberikan aliran udara ke atas (air flotation).

Proses filtrasi di dalam pengolahan air buangan, biasanya dilakukan untuk mendahului proses adsorbsi atau proses reverse osmosis-nya, akan dilaksanakan untuk menyisihkan sebanyak mungkin partikel tersuspensi dari dalam air agar tidak mengganggu proses adsorbsi atau menyumbat membran yang dipergunakan dalam proses osmosa.

Proses adsorbsi, biasanya dengan karbon aktif, dilakukan untuk menyisihkan senyawa aromatik (misalnya: fenol) dan senyawa organik terlarut lainnya, terutama jika diinginkan untuk menggunakan kembali air buangan tersebut.

Teknologi membran (reverse osmosis) biasanya diaplikasikan untuk unit-unit pengolahan kecil, terutama jika pengolahan ditujukan untuk menggunakan kembali air yang diolah. Biaya instalasi dan operasinya sangat mahal.

Pengolahan Secara Kimia

Pengolahan air buangan secara kimia biasanya dilakukan untuk menghilangkan partikel-partikel yang tidak mudah mengendap (koloid), logam-logam berat, senyawa fosfor, dan zat organik beracun; dengan membubuhkan bahan kimia tertentu yang diperlukan.  Penyisihan bahan-bahan tersebut pada prinsipnya berlangsung melalui perubahan sifat bahan-bahan tersebut, yaitu dari tak dapat diendapkan menjadi mudah diendapkan (flokulasi-koagulasi), baik dengan atau tanpa reaksi oksidasi-reduksi, dan juga berlangsung sebagai hasil reaksi oksidasi.

Pengendapan bahan tersuspensi yang tak mudah larut dilakukan dengan membubuhkan elektrolit yang mempunyai muatan yang berlawanan dengan muatan koloidnya agar terjadi netralisasi muatan koloid tersebut, sehingga akhirnya dapat diendapkan. Penyisihan logam berat dan senyawa fosfor dilakukan dengan membubuhkan larutan alkali (air kapur misalnya) sehingga terbentuk endapan hidroksida logam-logam tersebut atau endapan hidroksiapatit.  Endapan logam tersebut akan lebih stabil jika pH air > 10,5 dan untuk hidroksiapatit pada pH > 9,5.  Khusus untuk krom heksavalen, sebelum diendapkan sebagai krom hidroksida [Cr(OH)₃], terlebih dahulu direduksi menjadi krom trivalent dengan membubuhkan reduktor (FeSO₄, SO₂, atau Na₂S₂O₅).

Penyisihan bahan-bahan organik beracun seperti fenol dan sianida pada konsentrasi rendah dapat dilakukan dengan mengoksidasinya dengan klor (Cl₂), kalsium permanganat, aerasi, ozon hidrogen peroksida.

Pada dasarnya kita dapat memperoleh efisiensi tinggi dengan pengolahan secara kimia, akan tetapi biaya pengolahan menjadi mahal karena memerlukan bahan kimia.

Pengolahan secara biologi

Semua air buangan yang biodegradable dapat diolah secara biologi. Sebagai pengolahan sekunder, pengolahan secara biologi dipandang sebagai pengolahan yang paling murah dan efisien. Dalam beberapa dasawarsa telah berkembang berbagai metode pengolahan biologi dengan segala modifikasinya.

Pada dasarnya, reaktor pengolahan secara biologi dapat dibedakan atas dua jenis, yaitu:

1.    Reaktor pertumbuhan tersuspensi (suspended growth reaktor);

2.    Reaktor pertumbuhan lekat (attached growth reaktor).

Di dalam reaktor pertumbuhan tersuspensi, mikroorganisme tumbuh dan berkembang dalam keadaan tersuspensi.  Proses lumpur aktif yang banyak dikenal berlangsung dalam reaktor jenis ini. Proses lumpur aktif terus berkembang dengan berbagai modifikasinya, antara lain: oxidation ditch dan kontak-stabilisasi. Dibandingkan dengan proses lumpur aktif konvensional, oxidation ditch mempunyai beberapa kelebihan, yaitu efisiensi penurunan BOD dapat mencapai 85%-90% (dibandingkan 80%-85%) dan lumpur yang dihasilkan lebih sedikit.  Selain efisiensi yang lebih tinggi (90%-95%), kontak stabilisasi mempunyai kelebihan yang lain, yaitu waktu detensi hidrolis total lebih pendek (4-6 jam).  Proses kontak-stabilisasi dapat pula menyisihkan BOD tersuspensi melalui proses absorbsi di dalam tangki kontak sehingga tidak diperlukan penyisihan BOD tersuspensi dengan pengolahan pendahuluan.

Kolam oksidasi dan lagoon, baik yang diaerasi maupun yang tidak, juga termasuk dalam jenis reaktor pertumbuhan tersuspensi. Untuk iklim tropis seperti Indonesia, waktu detensi hidrolis selama 12-18 hari di dalam kolam oksidasi maupun dalam lagoon yang tidak diaerasi, cukup untuk mencapai kualitas efluen yang dapat memenuhi standar yang ditetapkan.  Di dalam lagoon yang diaerasi cukup dengan waktu detensi 3-5 hari saja.

Di dalam reaktor pertumbuhan lekat, mikroorganisme tumbuh di atas media pendukung dengan membentuk lapisan film untuk melekatkan dirinya. Berbagai modifikasi telah banyak dikembangkan selama ini, antara lain:

1.    trickling filter

2.    cakram biologi

3.    filter terendam

4.    reaktor fludisasi

Seluruh modifikasi ini dapat menghasilkan efisiensi penurunan BOD sekitar 80%-90%.

Ditinjau dari segi lingkungan dimana berlangsung proses penguraian secara biologi, proses ini dapat dibedakan menjadi dua jenis:

1.        Proses aerob, yang berlangsung dengan hadirnya oksigen;

2.        Proses anaerob, yang berlangsung tanpa adanya oksigen.

Apabila BOD air buangan tidak melebihi 400 mg/l, proses aerob masih dapat dianggap lebih ekonomis dari anaerob.  Pada BOD lebih tinggi dari 4000 mg/l, proses anaerob menjadi lebih ekonomis.

Pengolahan air limbah pada umumnya dilakukan dengan menggunakan metode Biologi. Metode ini merupakan metode yang paling efektif dibandingkan dengan metode Kimia dan Fisika. Proses pengolahan limbah dengan metode Biologi adalah metode yang memanfaatkan mikroorganisme sebagai katalis untuk menguraikan material yang terkandung di dalam air limbah.

Mikroorganisme selain menguraikan dan menghilangkan kandungan material, juga menjadikan material yang terurai tadi sebagai tempat berkembang biaknya. Metode pengolahan lumpur aktif (activated sludge) adalah proses pengolahan air limbah yang memanfaatkan proses mikroorganisme tersebut.

Dewasa ini, metode lumpur aktif merupakan metode pengolahan air limbah yang paling banyak digunakan, termasuk di Indonesia. Hal ini mengingat metode lumpur aktif dapat digunakan untuk mengolah air limbah dari berbagai jenis industri seperti industri pangan, pulp, kertas, tekstil, bahan kimia dan obat-obatan.

Namun, dalam pelaksanaannya metode lumpur aktif banyak mengalami kendala, di antaranya memerlukan areal instalasi pengolahan limbah yang luas, mengingat proses lumpur aktif berlangsung dalam waktu yang lama dan bisa berhari-hari, kemungkinan timbulnya limbah baru, di mana terjadi kelebihan endapan lumpur dari pertumbuhan mikroorganisme. Produksi tersebut kemudian menjadi limbah baru yang memerlukan proses lanjutan.

Areal instalasi yang luas berarti dana investasi cukup besar, akibatnya pemanfaatan teknologi lumpur aktif menjadi tidak efisien di Indonesia. Hal itu ditambah lagi dengan proses operasional yang rumit, mengingat proses lumpur aktif memerlukan pengawasan yang cukup ketat seperti kondisi suhu dan bulking control proses endapan.

Limbah baru merupakan masalah utama dari penerapan metode lumpur aktif ini. Limbah yang berasal dari kelebihan endapan lumpur hasil proses lumpur aktif memerlukan penanganan khusus. Limbah ini selain mengandung berbagai jenis mikroorganisme juga mengandung berbagai jenis senyawa organik yang tidak dapat diuraikan oleh mikroorganisme.

Pengolahan limbah endapan lumpur ini sendiri memerlukan biaya yang tidak sedikit. Sedikitnya 50% dari biaya pengolahan air limbah dapat tersedot untuk mengatasi limbah endapan lumpur yang terjadi. Akibatnya, kebanyakan limbah endapan lumpur ini biasanya langsung dibuang ke sungai atau ditimbun di TPA (tempat pembuangan akhir) bersama dengan sampah lainnya.

Pada tahun 1994 dalam sebuah jurnal internasional ‘Water Science Technology’, Hidenari Yasui dari Kurita Co, Jepang, memperkenalkan sebuah proses inovasi pengolahan air limbah dengan mereduksi jumlah endapan lumpur yang dihasilkan dari proses pengolahan lumpur aktif. Proses inovasi tersebut kemudian dikenal dengan proses pengolahan air limbah nihil emisi (zero emission).

Hidenari Yasui berhasil mereduksi hampir 100% limbah endapan lumpur dengan menerapkan teknologi ozon pada proses pengolahan air limbah lumpur aktif.

Ozon membunuh bakteri dengan cara merusak dinding sel bakteri sekaligus menguraikan bakteri tersebut. Hal ini berbeda dengan chlorine yang hanya mampu membunuh bakteri saja. Ozon juga mampu membunuh bakteri tipe filamen seperti bakteri S. Natans, M. Parvicella, Thiotrix I dan II penyebab bulking, di mana zat padat dan zat cair sulit terpisahkan pada kolam pengendapan.

Dengan menerapkan teknologi ozon pada pengolahan air limbah lumpur aktif didapatkan sistem praktis pengolahan air limbah. Beberapa keuntungan penerapan sistem ini adalah lumpur endapan dapat dihilangkan, sehingga pengolahan lanjutan atau pencemaran sungai dapat dihindarkan, bulking dapat dihilangkan sehingga sistem proses lumpur aktif berjalan stabil, dan air limbah dapat didaur ulang.

Penerapan sistem ini didapatkan air bersih yang tidak lagi mengandung senyawa organik beracun dan bakteri yang berbahaya bagi kesehatan.

Namun mengingat investasinya yang masih besar, teknologi pengolahan lumpur aktif dan teknologi ozonisasi hanya dapat digunakan pada skala industri. Sementara permasalahan kerawanan air yang akan segera dihadapi pasca musim hujan berakhir bukan hanya melanda kalangan industri tetapi adalah juga masalah masyarakat.

Daur ulang air wudu

YPM Salman ITB melalui Unit Riset Lembaga Pemberdayaan Umat (Salman Institute for Community Development) dengan dukungan Kementerian Riset dan Teknologi RI melalui program SIPTekMan (Sistem Insentif Teknologi dan Manajemen) tahun anggaran 2003 telah melakukan serangkaian riset untuk mendapatkan teknologi alternatif yang murah untuk mendaur ulang air bekas wudu.

Teknologi alternatif yang didapatkan dijadikan sebagai dasar untuk mengembangkan variasi teknologi daur ulang yang dapat digunakan untuk mendaur ulang air buangan rumah tangga seperti air bekas cuci pakaian, bekas mandi, bekas cuci piring, dan sebagainya. Penyelesaian masalah kerawanan air yang berdampak lebih luas dilakukan dengan mengembangkan varian dari teknologi inti.

Teknologi daur ulang air memiliki tingkat kesulitan yang unik dan khas. Tingkat kesulitan tersebut berasal dari fakta, teknologi yang dirancang harus memenuhi syarat teknis dan syarat fikh Islam. Menurut fikh Islam, air yang dapat digunakan berwudu tidak berubah warna dan berubah rasa.

Perubahan warna dapat diidentifikasi dengan alat ukur visual yang terdapat di laboratorium. Tetapi perubahan rasa sampai sekarang belum ada alat ukurnya. Kesulitan inilah yang berusaha dipecahkan oleh tim riset dari LPU YPM Salman ITB.

Tim riset ini terdiri dari dosen dan mahasiswa jurusan Teknik Lingkungan ITB, dan praktisi yang pernah menjadi aktivis di Masjid Salman ITB. Selain itu, dalam upaya penyebaran teknologi inti ke masyarakat dijalin pula kerjasama dengan Pondok Pesantren Al Falah Dago. Kerjasama berbentuk pelatihan wirausaha dengan teknologi daur ulang air sebagai produk dan pelibatan santri dalam kegiatan riset.

Sebenarnya Masjid Salman ITB bukan yang pertama mengembangkan teknologi daur ulang air wudu. Sebelumnya pontren Daarut Tauhid sudah melakukan hal yang serupa. Kelebihan perancangan yang dilakukan di Masjid Salman ITB adalah adanya riset mendalam mengenai teknologi yang murah sebelum penerapan. Selain itu, teknologi yang dirancang diupayakan sedapat mungkin menggunakan bahan yang ada di sekitar lingkungan. Sehingga teknologi yang didapatkan lebih menjamin secara ilmiah, di samping juga sah menurut syariah Islam serta ramah lingkungan.

***