Trickling Filter Bukanlah Filter

Trickling Filter Bukanlah Filter

Oleh Gede H. Cahyana

Filter dikenal luas di kalangan insan PDAM. Yang biasa digunakan di PDAM adalah filter pasir cepat (rapid sand filter). Yang sedikit diterapkan adalah filter pasir lambat (slow sand filter). Selain itu, dikenal juga filter kasar (roughing filter). Filter ini pun relatif jarang dijumpai di PDAM karena kebanyakan PDAM menerapkan prasedimentasi, unit operasi yang sama fungsinya dengan filter kasar. Lantas ada satu lagi, yaitu trickling filter. Meskipun berisi kata filter, sesungguhnya trickling filter bukanlah filter. Tidak ada proses filtrasi di unit proses ini. Kalaupun ada, ia hanyalah efek samping saja, bukan mekanisme utama. Dengan ukuran media (diameter) yang mencapai 2,5 – 13 cm, mustahil terjadi mekanisme filtrasi. Yang utama adalah proses oksidasi zat organik menjadi material lainnya dalam kondisi aerob.

Oleh sebab itu, unit proses trickling filter dikenal juga dengan nama biofilter, yakni filter yang memanfaatkan makhluk hidup (mikroba) untuk menurunkan pencemar organik. Tampak jelas bedanya, biofilter dan fisikofilter. Biofilter diterapkan di dalam pengolahan air limbah, fisikofilter diterapkan di bidang pengolahan air minum. Makanya, menjadi “aneh” kalau fisikofilter seperti filter pasir cepat diterapkan untuk mengolah air limbah. Anehnya lagi, ada juga pemerintah daerah, cq dinas-dinas teknisnya yang menerapkannya di beberapa daerah, bahkan untuk mengolah lindi (leachate), yaitu air rembesan dari lapisan sampah di TPA. Kontan saja, hanya dalam hitungan hari, filter itu sudah tersumbat (clogging) dan tidak bisa dioperasikan lagi karena tidak dilengkapi dengan fasilitas backwashing. Jadilah unit filter ini sebagai monumen sejarah.

Jenis Trickling Filter

Singkat kata, terapan trickling filter adalah di bidang air limbah, terutama air limbah domestik dan air limbah industri makanan – minuman. Sesuai dengan namanya, aliran air limbah yang masuk ke reaktor berupa tetesan-tetesan (trickling)  yang disebar di atas permukaan media filter. Umumnya air limbah disebar melalui lengan (arm) yang berputar di atas media. Lengan ini berjumlah empat buah, tapi ada juga yang menggunakan dua lengan. Di dalam lengan ini dipasang pipa inlet yang berlubang, dilengkapi dengan nozel sehingga air limbah tersebar di atas permukaan media. Pada saat air disemprotkan atau diteteskan inilah oksigen melarut ke dalam tetesan air.

Tetesan air jatuh di media filter seperti batu, plastik, kayu, bambu, dll. Mikroba yang tumbuh di permukaan media lantas mengoksidasi pencemar organik yang secara kontinyu dialirkan (diteteskan) dari lengan trickling filter. Sentuhan antara mikroba dan pencemar inilah yang mengolah air limbah sehingga konsentrasi BOD atau COD-nya turun ke tingkat tertentu. Makna “sentuhan” ini adalah metabolisme mikroba terhadap zat organik yang terlarut. Zat organik yang berupa koloid dan tersuspensi ukurannya jauh lebih besar daripada mikroba sehingga tidak bisa langsung dimetabolisme di dalam sel mikroba tetapi didahului oleh reaksi enzimatis ekstraseluler. Analoginya adalah singkong besar yang akan dimakan oleh seseorang maka ukuran singkong itu harus diperkecil atau dipotong-potong dulu agar mudah masuk ke mulut dan mudah dikunyah.

Media filter adalah bagian penting di dalam unit trickling filter. Kedalaman media berkisar antara 0,8 s.d 2,5 m. Media harus langsung bersentuhan dengan udara dan di bagian bawahnya sebaiknya diberi ventilasi agar udara bisa masuk. Bentuk desain underdrain mempengaruhi ventilasinya. Struktur kolom dan pelat trickling filter juga harus mampu menahan beban media batu, terutama struktur penahan media yang “melayang” di atas pelat dasar trickling filter. Batu memiliki parasitas (perviousness) kurang lebih 0,5 sehingga makin luas dan tinggi media filter akan menambah berat beban yang menimpa struktur pelat dan baloknya. Oleh sebab itu, sejak tahun 1960-an plastik menjadi alternatif karena parasitasnya bisa mencapai 0,95 dan ringan sehingga tinggi media bisa ditambah agar makin banyak peluang “sentuhan” antara zat organik dan mikroba. Selain faktor parasitas, media yang bagus digunakan adalah yang porositasnya (porocity) tinggi agar mikroba mudah melekat di permukaan media.

Berdasarkan kecepatan pembebanan organik (KPO), trickling filter bermedia batu dapat dikelompokkan menjadi low rate, intermediate rate, dan high rate. Adapun media plastik biasanya digunakan untuk trickling filter high rate. Terlampir adalah tabel pengelompokan trickling filter dan klasifikasi kriteria desain yang bisa diterapkan. Dalam praktiknya, sebelum masuk ke trickling filter bermedia batu, sistem dilengkapi dengan unit pengendap untuk mereduksi potensi penyumbatan (clogging). Apabila bermedia plastik, unit pengendap boleh ditiadakan asalkan sudah dilengkapi dengan barscreen untuk memisahkan sampah dari aliran air limbah. Air limbah yang cenderung berfluktuasi dapat mengganggu kinerja trickling filter. Disarankan unit dilengkapi dengan bak ekualisasi untuk menghomogenkan variasi BOD/COD dan meratakan debitnya yang masuk ke trickling filter. Kinerja trickling filter laju rendah tanpa resirkulasi, menurut Edward J. Martin, 1991 adalah BOD: 75 – 90%, P: 10 – 30%, N: 20 – 40%, TSS: 75 – 90%.

Tabel 1. Klasifikasi kriteria desain trickling filter

Kriteria Desain	Low, Standard Rate	Intermediate Rate	High Rate
Type of packing	rock	rock	rock
Hydraulic loading, m3/m2.d	1 - 4	4 - 10	10 - 40
Recirculation ratio	0	0 - 1	1 - 2
Depth, m	1.8 - 2.4	1.8 - 2.4	1.8 - 2.4

 Sumber: Metcalf & Eddy, 2003

Seperti ditulis di atas, unit trickling filter laju rendah mampu menyisihkan nitrogen antara 20 s.d 40%. Ini terjadi karena di bagian bawah media filternya tumbuh bakteri nitrifying autotrof yang mengoksidasi nitrogen ammonia menjadi nitrit dan nitrat. Artinya, terjadi proses nitrifikasi di unit trickling filter. Namun secara faktual, pengubahan ammonia menjadi nitrat belum menurunkan konsentrasi nitrogen di dalam air limbah. Unit harus dilengkapi lagi dengan denitrifikasi, yaitu bioreaktor yang bertugas mengubah nitrat menjadi gas nitrogen yang lepas ke atmosfer. Di bagian atas trickling filter laju rendah, lapisan mikroba atau biofilm biasanya tumbuh “subur” di media pada kedalaman 0,6 - 1,2 m.

Media ideal trickling filter adalah material yang luas permukaan per satuan volumenya relatif besar, murah, daya tahannya tinggi, porositas dan parasitasnya tinggi sehingga penyumbatan dapat diminimalkan dan lancar sirkulasi udaranya. Material yang cocok agar tinggi kinerjanya adalah batu kali bulat atau batu pecah (split) dengan keseragaman pecahan 95%, ukuran 75 sampai 100 mm. Untuk meningkatkan kinerjanya, trickling filter dimodifikasi dengan penambahan resirkulasi, dijadikan multitahap, distributor influen secara elektrik, penambahan ventilasi, penutup filter dan unit pra dan pascaolah.

Terakhir, operator trickling filter harus rajin memantau agar biofilm atau slime tetap basah, tidak boleh kering agar mikrobanya tetap hidup. Kematian mikroba dapat menyebabkan slime-nya luruh atau lepas (sloughing off) sehingga harus dimulai dari awal lagi untuk mengoperasikannya, mulai dari start up: seeding dan aklimatisasi. Ini memakan waktu dan biaya lagi. *