Desain IPAL a la CORONA

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.