Desain IPAL a la CORONA
Dalam mendesain IPAL dikenal istilah kriteria
desain (KD)/perancangan (design criteria) yang dihimpun dari berbagai penelitian
laboratorium dan penelitian lapangan di IPAL. Oleh sebab itu, angka-angka di
dalam KD tersebut memiliki rentang, mulai dari angka terendah hingga tertinggi.
Untuk mendesain IPAL tentu harus membagi IPAL menjadi unit operasi dan unit
proses yang masing-masing memiliki KD yang khas. Bahkan pada unit yang sama
bisa disebutkan angka-angka KD yang berbeda-beda karena bentuk baknya berbeda,
atau karena arah aliran airnya berbeda. Bisa juga karena jenis air limbah yang
diolahnya berbeda. Bervariasi.
Perlu diingat juga bahwa KD yang sama pada sebuah
unit operasi atau proses bisa saja menghasilkan kinerja pengolahan yang berbeda.
Banyak sebabnya. Mulai dari pH, temperatur (ini relatif kecil pengaruhnya
apabila perubahan temperatur hanya satu atau dua derajat Celcius), konsentrasi nutrien,
trace mineral, pasokan oksigen, ada tidaknya konstitune toksik, dll.
Desainer IPAL tentu harus mengacu pada
standar perancangan atau KD yang sudah mapan sambil mengikuti perkembangan ilmu di
sejumlah jurnal ilmiah tentang unit operasi dan unit proses di dalam IPAL. Atau
bisa juga meneliti sendiri (bersama team peneliti) KD yang tepat untuk air
limbah tertentu dan UO-UP yang tertentu juga. Mahasiswa juga harus mempelajari
KD yang sudah ada di buku ajar (textbook) dan di jurnal ilmiah. Bisa dibaca di dalam buku Wastewater Engineering: Treatment and Disposal, tahun cetak 1991, lalu judulnya berubah menjadi Wastewater Engineering: Treatment and Reuse, tahun cetak 2003, kemudian berubah lagi, dan akan ada penambahan materi baru dan perubahan angka-angka KD temuan terbaru. Dalam mendesain IPAL, tentu menggunakan KD
tersebut menjadi logis dan responsible sebelum mampu meneliti sendiri (bersama team peneliti lainnya) dan menghasilkan KD yang
baru.
Praktis Teknis
Untuk keperluan praktis di pabrik dan untuk memudahkan mengingatnya, maka istilah CORONA, sejenis virus yang mengakibatkan wabah Covid-19, dimanfaatkan sebagai acuan atau patokan dalam desain IPAL. Ada
sejumlah poin penting dalam desain (perancangan) IPAL yang ditulis dalam akronim CORONA. Poin
ini diperlukan sejak tahap perencanaan (planning), perancangan (designing),
pembuatan (construction), pengoperasian (operation), perawatan (pemeliharaan,
maintenance).
C:
Concentration, terutama adalah konsentrasi
COD dan BOD, termasuk ratio BOD/COD. Juga semua konstituen karakteristik
fisika, kimia, biologi yang menjadi acuan dalam analisis kualitas air limbah.
Konsentrasi ini sangat penting dalam desain dan dalam operasi dan perawatan
IPAL. Konsentrasi ini mengacu pada peraturan yang berlaku seperti effluent
standard dan stream standard di sebuah negara (daerah). Dengan angka rasio BOD/COD dan baku mutu air limbah olahan yang berlaku di sebuah daerah maka desainer bisa merancang unit operasi (UO) dan unit proses (UP) yang akan digunakan.
O: Overflow rate, laju limpahan atau
limpasan, berkorelasi juga dengan surface loading atau beban permukaan, yaitu
rasio debit air yang diolah (Q = quantity) terhadap luas bak (kolam)
pengolahnya. Biasanya digunakan dalam mendesain unit sedimentasi atau klarifir/clarification.
Bisa juga untuk mengetahui laju filtrasi sebuah filter, desain proses koagulasi
– flokulasi, tidak hanya di dalam IPAL dengan pengolahan kimia tetapi juga di
dalam IPAM (pengolahan air minum). Desainer mengacu pada textbook yang sudah diakui otoritasnya di dalam pengolahan air limbah, sebelum mampu menulis KD baru hasil penelitian sendiri (bersama team peneliti) yang angkanya berbeda dari KD yang ada selama ini.
R: Recirculation, rasio resirkulasi debit
sludge terhadap debit air limbah yang diolah. Bisa juga rasio antara debit
efluen yang diresirkulasi terhadap debit air limbah yang diolah. Konfigurasi
resirkulasi bergantung pada desainer IPAL. Variasi resirkulasi ini banyak
sehingga kalkulasi desain di dalam perancangannya harus diperinci, dibuatkan
tabel sehingga memudahkan dalam membandingkan antara satu R dengan R lainnya. Faktor mekanikal elektrikal menjadi penting di dalam resirkulasi sludge ini, misalnya jenis pompa yang digunakan apakah screw pump atau submersible pump, head (suction dan discharge), valve dan distribusi lokasi atau titik jatuh sludge di dalam unit bioreaktor.
O: Operation-maintenance, ini berkaitan
dengan operasional harian IPAL dan pemeliharaan unit operasi dan unit proses, juga
mekanikal – elektrikalnya. Unit utama biasanya adalah blower dan pompa beserta
jaringan pipanya. Distribusi udara (oksigen) ke setiap bagian unit pengolah
(aerasi) harus sesuai dengan KD. Yang kedua adalah pembubuhan zat kimia seperti
koagulan, flokulan, nutrien, dan trace mineral. Juga pengaturan pH, berkaitan
dengan netralisasi, pompa dosing kapur, soda, dll. Termasuk sumber listrik cadangan berupa generator set yang langsung hidup pada saat listrik PLN mati. Listrik (ME) sangat penting bagi IPAL. Sekali listrik mati dalam waktu yang lama sehingga IPAL menjadi gagal-olah, maka perlu waktu lama untuk mencapai kondisi optimalnya.
N: Nutrient, yaitu nutrisi yang
diperlukan oleh mikroba selama biodegradasi, baik aerobic maupun anaerobic
process. Yang utama adalah senyawa nitrogen dan senyawa fosfat. Termasuk
micronutrient atau trace mineral yang dibutuhkan oleh archae atau anaerobic
bacteria. Nutrien ini sangat dibutuhkan karena air limbah (terutama air limbah
pabrik) berbeda-beda. Ada air limbah yang banyak berisi nutrient ada juga yang sedikit
nutriennya atau tidak memiliki nutrient. Bioproses sangat mengandalkan nutrient
agar optimal dalam menurunkan BOD, COD. Oleh sebab itu, IPAL yang mengolah air limbah yang miskin nutrien maka sebaiknya air limbah septic tank dimasukkan ke dalam IPAL tersebut. Tentu dengan pengawasan ketat agar racun dari karbol dan disinfektan lainnya tidak malah membasmi mikroba di unit bioreaktor.
A: Aeration rate, berlaku untuk aerobic
process, yaitu laju aerasi untuk memasukkan oksigen ke dalam air limbah di unit
aerasi per satuan waktu. Ini berkaitan dengan blower dan pemipaannya. Termasuk
natural bioprocess seperti di dalam oxidation pond, khususnya unit fakultatif (facultative
pond) dan maturasi (maturation pond). Begitu juga di dalam proses aerasi untuk
pengurangan besi dan mangan di dalam air minum di IPAM. Oksigen berperan
penting di dalam IPAM dan IPAL (aerobic process). Laju aerasi ini berbeda-beda menurut jenis aerator yang digunakan. Di dalam textbook sudah banyak dibahas formula untuk mendapatkan debit dan konsentrasi oksigen yang harus dimasukkan ke dalam air limbah dikaitkan dengan BOD atau COD air limbah dan rujukan BOD-COD yang ingin dicapai.