Kolam Stabilisasi

Di Indonesia, sampai awal tahun 2010 ini, belum banyak kota yang memiliki unit pengolah air limbah domestik seperti judul di atas. Dari sekian kota yang punya dan masih beroperasi dengan baik, PDAM atau PDAK Kota Bandung dapat disebut salah satunya. Unit pengolah yang dibangun pada dekade 1980-an di dataran tinggi Bandung ini dapat dikatakan sebagai yang terluas di Indonesia. Namun demikian, di negara-negara empat musim justru unit proses dengan kolam stabilisasi ini sudah lumrah diterapkan. 

Padahal kalau dilihat dari aspek kinerjanya, wilayah tropis sangat diuntungkan oleh karakter biofisikokimia mikroba dalam kaitannya dengan temperatur air dan temperatur udaranya. Juga keragaman nutrisinya yang mempengaruhi pertumbuhan bakteri aerob-anaerob dan produktivitas algae. Maka, aneh apabila unit pengolah air limbah domestik yang usianya lebih dari tiga ratus tahun ini tidak populer di Indonesia yang notabene negara tropis. Tapi..., itulah faktanya!

Merujuk pada nomenklatur, meminjam istilah biotaksonomi, ada beberapa nama yang biasa dikaitkan dengan kolam stabilisasi (stabilization pond) ini, yaitu lagoon, oxidation pond yang diindonesiakan menjadi laguna dan kolam oksidasi. Jika diselisik, kurangnya minat pemerintah daerah dan pusat membuat jenis pengolah air limbah domestik ini karena luasnya yang bukan kepalang. Ini terjadi karena peran mikroba, baik bakteri, rotifer, predator, maupun algae dipengaruhi oleh asupan oksigen dan nutrisinya secara alamiah, tanpa bantuan alat-alat mekanis. Artinya, kemurahan dan kemudahan dalam operasi - rawat ini dibayar dengan biaya mahal untuk kebutuhan lahannya. Namun sangat layak diterapkan untuk daerah-daerah yang masih memiliki lahan kosong yang luas dan murah, seperti semua daerah di luar Pulau Jawa, Madura, dan Bali.

Klasifikasi

Para ahli di bidang pengolahan air limbah, khususnya bioproses, belum bersepakat atas beberapa istilah yang dikaitkan dengan klasifikasi kolam stabilisasi. Lain buku, lain pula istilahnya, apalagi yang berkaitan dengan dimensi, kecepatan pembebanan organik, nilai ambang batas bawah dan atas BOD, COD, SS, fecal coli, dll. Salah satu klasifikasi yang cukup dikenal adalah berdasarkan rejim metabolismenya, yaitu anaerobik, fakultatif, aerobik (maturasi), dan aerated. Kondisi mana yang akan terjadi di dalam kolam itu bergantung pada aktivitas biologi yang dominan dan reaksi biokimianya yang dipengaruhi oleh kecepatan pembebanan organik (KPO, organic loading rate).

Kolam pertama adalah kolam anaerobik, didesain untuk berlangsungnya proses pengolahan air limbah tanpa oksigen dengan memanfaatkan bakteri anaerob. Ada dua kejadian pada kolam anaerobik ini, yaitu (1) fenomena fisika berupa sedimentasi padatan di dalam air limbah menjadi sludge; (2) fenomena biokimia, yakni degradasi anaerobik oleh bakteri terhadap zat organik di dalam lumpur kemudian melepaskan gas dan produk terlarut untuk diolah lebih lanjut di kolam berikutnya. Umumnya, fenomena biokimia di kolam berkedalaman 2,5 s.d 5 m ini berlangsung dua tahap. Tahap satu, polutan organik kompleks bermolekul besar (makromolekul) diuraikan menjadi molekul kecil yang diawali oleh proses hidrolisis, asidogenesis dan selanjutnya diubah menjadi asam asetat (asetogenesis). Pada tahap satu tersebut belum terjadi reduksi BOD-COD sehingga bisa dikatakan efisiensinya nol. Efisiensi kolam dapat dideteksi pada tahap dua setelah bakteri metanogenik berhasil mengubah asam asetat dan asam-asam rantai pendek lainnya menjadi gas metana dan karbondioksida. Perubahan polutan organik menjadi gas CH4 dan CO2 inilah yang dijadikan indikator dalam efisiensi pengolahannya.

Berikutnya adalah kolam fakultatif, jenis kolam yang menerima air limbah dengan kekuatan medium atau kecepatan pembebanan organiknya lebih kecil daripada KPO yang diterapkan di kolam anaerobik. Kolam yang juga disebut wastewater lagoon ini (salah satu bentuk misnomer, salah kaprah) adalah yang paling umum diterapkan. Kedalaman airnya antara 1,2 s.d 2,5 m dan terbagi atas dua lapisan, yaitu lapisan anaerobik di bagian bawah dan lapisan aerobik di bagian atas. Di antara kedua lapisan tersebut ada lapisan fakultatif. Kebutuhan waktu untuk pengolahan air limbah berada dalam rentang 5 s.d 30 hari. Di kolam ini, zat organik yang mengendap diolah oleh bakteri anaerob yang alur prosesnya sama dengan kejadian di kolam anaerob tersebut. Hasilnya berupa zat organik terlarut dan gas metana, karbondioksida, hidrogen sulfida, ammonia, dll. Sebaliknya di lapisan atas terjadi proses aerob yang memanfaatkan oksigen.

Dapat dikatakan, di unit fakultatif inilah terjadi proses utama penyisihan zat organik dengan kehadiran simbiosis mutualisme antara bakteri heterotrof dan algae. Bakteri heterotrof ini serupa dengan bakteri di dalam unit activated sludge atau trickling filter yang bertugas mengolah pencemar organik di dalam zone aerobik menjadi produk akhir oksidasi. Oksigen di lapisan aerobik dipasok dari atmosfer dengan mekanisme reaerasi dan hasil fotosintesis algae dengan bantuan energi matahari. Algae lantas menggunakan nutrisi dan karbondioksida yang dihasilkan bakteri aerob dan anerob untuk fotosintesis. Lewat kerjasama saling menguntungkan inilah air limbah dapat diolah dengan optimal. Bergantung pada temperaturnya, BOD yang dapat direduksi dalam kolam fakultatif antara 30 – 40 mg/l. Penyisihan zat organik volatil 77 - 96%, nitrogen 40 – 95%, dan fosfat biasanya maksimum 40%.

Namun demikian, suburnya perkembangan algae di permukaan kolam lama-lama dapat menimbulkan masalah pada kinerjanya. Algae dapat menambah konsentrasi TSS (total suspended solid) antara 40 s.d 100 mg/l. Algae yang blooming karena keberlimpahan nutrien (senyawa nitrogen dan fosfat) dapat memunculkan kondisi eutrofikasi yang ujungnya adalah pendangkalan kolam secara cepat.

Yang ketiga adalah kolam aerobik atau kolam maturasi (pematangan). Sesuai dengan namanya, di kolam ini terjadi proses pematangan atau pembersihan terakhir air limbah dari pencemar berupa padatan tersuspensi, zat organik terlarut dan yang utama adalah reduksi bakteri. Dengan kedalaman antara 30 s.d 45 cm, sinar matahari dapat menembus keseluruhan ketebalan lapisan air sehingga dapat membasmi bakterinya. Karena KPO-nya rendah dan kolamnya dangkal maka kebutuhan lahannya menjadi sangat luas. Di kolam ini pun terjadi simbiosis antara bakteri dan algae. Hanya saja, diharapkan bakterinya dapat dibasmi sebelum dibuang ke sungai. Algaenya juga jangan sampai banyak yang masuk ke sungai agar tidak menurunkan kulaitas air sungai atau danau, waduk di hilirnya.

Proses Desain
Ada dua metode yang biasa diterapkan untuk mendesain unit kolam stabilisasi, yaitu metode beban permukaan dan persamaan empiris Wehner – Wilhelm. Cara kedua menggunakan persamaan laju orde satu yang dirilis tahun 1958 dengan hidrolika aliran airnya semiaduk, antara plugflow dan complete mixing. Kemudian dimodifikasi oleh Thirumurthi pada 1969 sebagai metode untuk mendesain kolam fakultatif. Penggunaan cara kedua lebih rumit karena ada beberapa parameter yang harus diketahui dulu sebelum dapat dihitung yang juga bergantung pada temperatur airnya. Ketepatan dalam pengambilan asumsi terhadap data sangat berpengaruh pada kinerja kolam, juga sangat bergantung pada variasi cuaca dan sinar matahari.

Yang banyak diterapkan adalah cara pertama, yaitu metode area loading rate. Desain didasarkan pada pembebanan organik dan waktu tinggal hidrolis. Cara ini banyak diterapkan, termasuk untuk menghitung desain IPAL di Bojongsoang Bandung. Terapan ini dibuat oleh USEPA yang dirilis tahun 1983. Inilah cara paling konservatif dalam mendesain kolam stabilisasi. Luas lahan yang dibutuhkan diperoleh dengan cara membagi beban organik atau BOD dengan kecepatan pembebanan organik yang tepat (appropriate). KPO ini sudah direkomendasikan dan ditabelkan di dalam USEPA pada tahun 1974. Hanya saja, kekurangannya bagi kita di Indonesia, rilisan USEPA 1974 tersebut tidak meliputi kondisi daerah tropis yang temperaturnya jauh di atas mayoritas wilayah di Amerika Serikat. Kalaupun diterapkan, nilai kecepatan pembebanan organiknya diambil dengan perkiraan saja.

Operasi – Rawat
Dibandingkan dengan teknologi lumpur aktif (activated sludge) plus turunannya dan sistem trickling filter, maka kolam oksidasi jauh lebih mudah dalam operasi-rawatnya dengan tingkat efisiensi yang kompetitif. Tingkat keterampilan (skill) operatornya tidaklah setinggi operator untuk teknologi lumpur aktif tetapi dapat menggunakan tenaga kerja yang lebih rendah skill dan pendidikannya. Sebab, nyaris tidak ada yang perlu mendapat perhatian intensif, kecuali perawatan rutin harian dan pekanan, atau tahunan yang berkaitan dengan area lahan seperti rumput, pohon, dan keamanan di sekitar instalasi kolam oksidasi. Agar lebih cepat dibersihkan, dalam masa satu tahun dapat dibersihkan dengan mengerahkan puluhan tenaga kerja kasar untuk membersihkan kolam dan sekitarnya sehingga tetap ada peluang lapangan kerja bagi orang yang rendah skill dan pendidikannya.

Fokus perawatan yang umum adalah pembersihan lahan sekeliling kolam agar tidak menghambat aliran angin yang berfungsi untuk membantu adukan sehingga terjadi pengadukan dan pencampuran yang lebih baik. Operator perlu rutin membersihkan kolam atau permukaan air dari kotoran, sampah, atau benda-benda melayang lainnya. Oleh sebab itu, sebaiknya ada beberapa operator kalau area pengolahannya sangat luas. Yang tidak boleh dilupakan adalah pagar pengaman dan tidak setiap orang diizinkan masuk mendekati kolam untuk menghindari hal-hal negatif yang berkaitan dengan keselamatan manusia, terutama anak-anak. Untuk memutus pertumbuhan tanaman air, dinding kolam sebaiknya dibuat dari pasangan batu kali dan dimiringkan (talud).

Apabila diizinkan, kolam bisa dijadikan kolam ikan, terutama kolam maturasi, polishing pond misalnya dengan ikan karper dan tilapia (african food fish, cichlid family). Ikan juga sekaligus dapat membasmi jentik-jentik nyamuk dan serangga pada umumnya. Catatan terakhir, penegasan kembali, kolam stabilisasi atau oksidasi sangat cocok diterapkan di Indonesia yang kaya sinar matahari dan hangat/panas cuacanya. **

ReadMore »

“Sejarah” IPAM Mukakuning, Batam

Kami mengucapkan selamat kepada Dr. Ir. H. Syaiful, D.E.A yang terpilih sebagai Ketua Umum Perpamsi dan Ir. H. Agus Sunara sebagai Sekretaris Umum dalam MAPAM XI di Batam.



Ikut menyambut MAPAM XI Perpamsi di Pulau Batam, berikut adalah tulisan selintas tentang kondisi awal pembangunan IPAM Mukakuning, Batam. Kisah dimulai tahun 1990 – 1991 ketika PT Bangun Cipta Kontraktor (BCK) dipercaya membangun instalasi yang air bakunya dari Sei Mukakuning. Sebelumnya sudah ada IPAM Sei Ladi, Sei Nongsa dan Tanjung Piayu. Saat itu juga dibangun IPAM Sei Harapan oleh perusahaan kontraktor milik negara sedangkan Duriangkang masih tahap wacana. Penulis sebagai sanitary engineer IPAM Mukakuning, namun sewaktu-waktu juga ke Sei Harapan yang nyaris tuntas pembangunannya. Waktu itu penulis menangani dua pekerjaan supervisi tersebut karena pekerjaan itu dikerjakan oleh perusahan jasa konsultan yang sama.

Kedua IPAM tersebut, yaitu Mukakuning dan Sei Harapan, berbeda secara signifikan meskipun kualitas air bakunya relatif sama. Aerator di Mukakuning berupa aerator benam (submersible aerator) sedangkan di Sei Harapan multistep trickling aerator berbatu marmer. Tentu saja dua metode ini menghasilkan efisiensi yang berbeda. Bentuk unit operasi dan proses lainnya juga berbeda, tetapi fungsinya sama. Kinerja totalnya, mengacu pada efisiensi dan efektivitasnya, juga berbeda. Efisiensi dan keefektifannya bergantung pada parameter: debit olahan, energi total, kualitas air olahan, dan detention time sistemnya. Bagaimana kondisinya sekarang?

Dulu, pada awal 1990-an itu, IPAM Mukakuning menjadi instalasi terbesar di Batam dengan rancangan olahan mencapai 310 l/d. Instalasi yang bermodul empat buah ini menerapkan pengolahan lengkap (complete treatment) dengan unit koagulasi, flokulasi, sedimentasi, dan filtrasi. Karena konsentrasi besi air Sei Mukakuning cukup tinggi maka disediakan proses aerasi. Lewat empat aerator benam inilah udara didifusikan ke dalam air baku dengan harapan besi (II) dioksidasi menjadi presipitat besi (III) sehingga dapat disisihkan bersama koloid (flok) di unit sedimentasi.

Karena melaksanakan supervisi, penulis lebih banyak berada di lapangan daripada di kantor yang merangkap sebagai rumah tinggal di Perum. Tiban III. Sambil terkantuk-kantuk pun tetap di lapangan, sesekali berbaring di lantai. Kadang-kadang tak pandang hari libur, tetap saja ke lapangan, sambil jalan-jalan tentu saja, ke Nagoya beli makanan-minuman, nonton bioskop, atau wara-wiri ke Batu Ampar, Nongsa, Kabil, dll. Waktu itu jalan-jalan masih sepi, lengang sepanjang jalan. Di sana-sini tampak buldozer, backhoe yang sedang memangkas lereng di tepi jalan.

Salah satu tahap penting pekerjaan ini ialah tahap uji-coba peralatan dan commissioning test alat mekanikal-elektrikal dan kinerja unit operasi-prosesnya. Dalam rentang masa itu beberapa diskusi dengan BCK menghasilkan masukan untuk dicoba dalam pengoperasian instalasi tapi tidak dilaksanakan, bahkan sampai adu mulut. Kesulitan saat itu, ada tiga pihak: PT BCK, PT Berca (Metax Eng.), dan konsultan yang sama-sama harus mengakomodasi otorita. Satu contoh kesulitannya ialah pada uji-coba buka-tutup butterfly valve secara pneumatic (actuator). Valve tidak bisa ditutup sempurna sehingga air terus mengalir. Ada juga yang tidak bisa dibuka, tidak bisa ditutup lagi.

Masalah lainnya di bidang pengolahan air karena sulit membentuk flok. Pernah dicoba injeksi koagulan lewat dosing pump di unit aerator dengan harapan teraduk sempurna akibat agitasi udara dari aerator benam. Yang cukup menyita perhatian adalah pecahnya pipa dan hydrophore ketika memompa air dari sumpwell ke reservoir di bukit, di dekat instalasi. Kadangkala pompanya tidak mampu mengalirkan debit sesuai dengan kapasitas desain.

Terlampir adalah foto kantor dan foto ketika air pertama kali masuk ke unit koagulasi. Penulis mengamati aliran air di inlet koagulator. Air ini sudah diberi koagulan yang diinjeksikan di pipa outlet aerator. Pada masa uji coba, pembubuhan koagulan dipindah-pindahkan agar diperoleh titik optimal. Di bagian kiri tampak kompartemen sedimentasi yang masih kosong karena airnya belum sampai di bak ini. Tampak tetraflocc tubesettler-nya, ruang sedimentasi mikro (microsettler). Di sebelah penulis adalah tiang kamera CCTV (Closed-Circuit Television) sebagai pemantau situasi kondisi instalasi dan sekitarnya.*

ReadMore »

KTT Perubahan Iklim, Denmark

Di tengah gempuran kasus Bank Century, Presiden SBY muhibah ke Eropa, melawat sepekan, 13 - 20 Desember 2009, dan ikut dalam KTT Perubahan Iklim. Jika buntu, RI berharap menjadi bagian solusi.

Apa yang terjadi di sekitar gedung parlemen Denmark? Panas…, sepanas temperatur politik di Indonesia. Seratusan ribu orang, termasuk aktivis lingkungan, menggelar aksi "Global Day of Climate Action" dengan tujuan mendesak para pemimpin KTT ke-15 Perubahan Iklim agar segera membuat keputusan dalam menangani perubahan iklim. Ini terjadi dua hari lalu di Kopenhagen. Mereka berduyun-duyun dari semua penjuru dunia untuk menyelamatkan Bumi, kalau masih ada waktu, demi tujuh milyar manusia.

Dahsyat. Inilah kata yang pas untuk menilai pertambahan jumlah manusia. Betapa pesatnya perkembangan penduduk Bumi ini bisa dilihat pada jumlah penduduk tahun 1950 yang berjumlah 2,5 miliar. Dalam tempo 55 tahun, yaitu tahun 2005 jumlahnya sudah 6,2 miliar. Dan sekarang, akhir 2009 ini, mendekati kira-kira 7 milyar orang. Kemudian, pada saat yang sama, greenhouse gases seperti karbondioksida (CO2) dan gas-gas lainnya terus meningkat lantaran peningkatan penggunaan BBM, zat kimia dan penebangan hutan. Dampaknya adalah kenaikan temperatur rerata Bumi. Ini terbukti. Dekade terpanas di Bumi terjadi pada akhir abad ke-20, yaitu tahun 1990-an. Dan tahun terpanas satu dekade terakhir ini adalah tahun 1998, 2001, dan 2005. Kondisi panas ini akan ajek naik jika tren sekarang terus bertahan atau malah kian parah. Inilah yang akan menimbulkan Global Warming, pemanasan global.

Apa dampak Global Warming itu? Yang sudah diyakini adalah kenaikan muka laut sehingga pulau-pulau kecil terendam bahkan tenggelam, pantai menyempit, intrusi air laut sehingga mengurangi suplai air bersih. Terjadi reduksi luas pulau yang dapat memunculkan masalah kependudukan dan gangguan kesehatan masyarakat karena memicu gelombang panas yang kian parah dan lama paparannya. Pola hujan dan salju pun ikut berubah yang otomatis mengganggu pola suplai air bersih, terutama di daerah yang krisis air. Global Warming dan ledakan jumlah penduduk juga mengancam kekurangan pangan sehingga terjadi eksploitasi lahan baru di gunung, bukit, dan hutan, di dataran banjir, dan di lahan basah. Semuanya terpaksa dieksploitasi demi penyediaan kebutuhan pangan.

Siapa yang bertanggung jawab? Semua orang di Bumilah yang bertanggung jawab. Sebab, setiap orang pasti mengeluarkan CO2 selama hidupnya. Tetapi secara khusus, orang-orang yang hidup di negara-negara industrilah yang sangat banyak menggunakan bahan bakar fosil. Sebetulnya emisi CO2 dari manusia relatif konstan selama 30 tahun terakhir ini. Namun demikian, ada data bahwa emisi orang Amerika Serikat lima kali lebih besar daripada orang Meksiko dan bahkan 19 kali lebih besar daripada orang India. Malah ada data lain yang mengatakan bahwa 20% manusia Bumi yang berada di negara maju justru kontribusinya mencapai 63% dari total emisi. Jika dihitung berdasarkan negara maka Cina memang pengemisi terbesar lantaran jumlah penduduknya terbanyak, walaupun faktanya emisi tujuh orang Cina itu setara dengan satu orang Amerika Serikat. Tujuh orang setara dengan satu orang!

Itulah faktanya sekarang. Barangkali kita tak pernah peduli akan hal itu. Kita acuh tak acuh dan bersikap bahwa itu bukan urusanku. Urusanku sudah banyak dan sudah memumetkan kepalaku. Boleh-boleh saja dan mungkin sangat-sangat banyak yang berpikir demikian. Bumi tenggelam atau tidak, itu bukan urusanku! Urusanku cuma satu, yaitu hidup senang dan gembira selamanya. Andai Bumi ini tenggelam, aku mungkin sudah lama mati dan mungkin cucu-cicitku pun sudah lama pula mati. Buat apa aku stres sekarang? Itu kan masih lama. Demikianlah ungkapan orang-orang yang pernah berdiskusi perihal Global Warming yang saya dengar.

Water World

Bumi tenggelam? Kapan Bumi ini tenggelam? Mari kita kilas balik sebentar ke sinema layar lebar masa lalu, yaitu Water World. Pemeran utamanya adalah Kevin Kostner. Dalam film itu dia dan teman-temannya kehilangan rumah, tanah dan air. Mereka hidup di atas kapal seperti Nabi Nuh. Mereka bertarung melawan kelompok lain untuk mendapatkan sejengkal tanah dan air tawar. Ini terjadi lantaran es di kutub mencair akibat pemanasan global dan air lautnya meluap. Hanya air asin yang ada di mana-mana sehingga sang “Dances With Wolves” itu harus mendaur ulang air kencingnya untuk sekadar minum. Dulu, film buatan tahun 1995 ini mencatat box office, termasuk di Indonesia.

Dari data ilmiah didapat bahwa telah terjadi peningkatan temperatur troposfer (atmosfer lapisan terbawah) sejak awal abad lalu. Lantas hadir sejumlah teori tentang kenaikan muka air laut seperti Teori Lebur (Melting Theory), yakni pencairan “pulau” es di kutub. Data pasang surut di sejumlah negara memberikan gambaran bahwa fenomena itu betul-betul terjadi. Tapi data tersebut hanya memberikan gambaran kondisi setempat yang cenderung bersifat lokal. Ini perlu dicermati karena ada dua perubahan penting yang mungkin terjadi, yaitu perubahan ketinggian muka air laut karena daratan bergerak relatif terhadap lautan (perubahan isostatik) dan perubahan karena penambahan volume air laut dari pencairan es dan salju (perubahan eustatik) yang ada di daratan atau kontinental (benua).

Kalau demikian, akan mencairkah es di Kutub Utara dan Kutub Selatan? Sementara kalangan meyakini bahwa es di kedua kutub itu akan mencair jika temperatur global atmosfer terus naik. Es yang berubah menjadi air lalu masuk ke laut sehingga permukaannya naik dan membanjiri daratan, bahkan menelan pulau-pulau kecil seperti disebut di atas. Tapi ada pendapat lain, yaitu ada beda karakter antara Kutub Utara (Artik) dan Kutub Selatan (Antartika). Kutub Selatan adalah daratan yang dilapisi es. Jadi berupa landas kontinen/benua yang tertutup es. Sebaliknya Kutub Utara adalah air laut yang membeku membentuk “pulau” dan gunung-gunung es. Dengan demikian disimpulkan bahwa Kutub Utara, selain Greenland, adalah bongkahan es yang terapung-apung di laut.

Jika temperatur global betul-betul naik ekstrim, apa yang akan dialami oleh lempeng atau bukit-bukit es di kedua kutub tersebut? Jika “pulau-pulau terapung” di Artik mencair maka tak akan banyak mempengaruhi ketinggian muka air laut! Kenapa? Analoginya adalah gelas yang penuh air berisi sepotong es yang menyembul di permukaannya. Walaupun es itu habis mencair tetapi air di gelas tidak akan tumpah. Ini mengikuti prinsip hukum Archimedes. Pencairan es di Artik hanya mengubah wujudnya saja menjadi cair tetapi tidak punya efek yang cukup untuk menaikkan permukaan air laut! Jadi... kita bisa sedikit lega.

Namun hal sebaliknya bisa terjadi di Antartika. Gunung es dapat mempengaruhi ketinggian muka air laut. Volume total esnya cukup besar untuk menambah volume air laut. Tapi perlu dicatat bahwa karakter sistem lingkungan Antartika sangat, sangat dingin. Temperaturnya jauh di bawah titik nol sehingga esnya tidak akan mencair! Jadi pemanasan global takkan mampu mencairkan es di Antartika karena temperaturnya akan tetap berada di bawah nol. Jika panas global mengakibatkan temperatur di kutub dapat mendekati nol sehingga es mulai mencair maka dipastikan semua manusia di Bumi sudah mati akibat heat stroke sebelum berdampak pada kenaikan muka air laut. Dan ini tak kalah mengerikan jika dibandingkan dengan banjir sejagat itu.

Akan tetapi, kontradiksi saja dapat terjadi. Kenaikan temperatur di Kutub Selatan menyebabkan air laut di sekitarnya menguap. Hembusan angin membawa uap itu ke Kutub Selatan yang akhirnya jatuh dan membeku di daratan Antartika. Jika proses ini berlangsung terus maka sejumlah air pindah dari laut ke darat yang berarti justru terjadi penurunan muka air laut! Sekali lagi saya tulis, justru terjadi penurunan muka air laut! Artinya, pantai kita meluas sehingga meluas pula tempat untuk rekreasi dan membangun Water Front City. Namun, mungkinkah hal ini terjadi?

Salju abadi

Bagaimana dengan salju abadi? Jika pemanasan global mempunyai efek pada pencairan es di Artik dan penguapan air laut di sekitar Antartika sehingga permukaannya turun, apakah secara global air laut akan tetap naik? Sulit sekali menjawabnya dengan pasti, karena bergantung pada jumlah volume es yang mencair di Artik dan jumlah volume air laut yang menguap dan membeku di daratan Antartika. Terlihat bahwa kasus ini tidak sesederhana yang diduga sebagian kalangan bahwa jika Bumi memanas maka terjadi pencairan es yang akibatnya muka air laut ikut naik!

Di Bumi ini banyak ada es dan salju abadi seperti di Pegunungan Jaya Wijaya Papua, di Pegunungan Himalaya India dan beberapa pegunungan tinggi di Eropa. Pada akhir abad 20 lalu ada indikasi salju/es tersebut mencair. Jika pemanasan global berlanjut, boleh jadi semuanya akan cair. Bongkahan es di Greenland pun dapat menaikkan muka air laut jika mencair. Meier, peneliti gletser, menduga terjadi kenaikan 2,8 cm muka air laut selama periode 1900-1961. IPCC (Inter-governmental Panel for Climate Change) memperkirakan akan terjadi kenaikan muka air laut sampai 29 cm pada tahun 2030 dan pada tahun 2070 menjadi 71 cm atau hampir 1 meter pada akhir abad 21.

Betulkah demikian?

Pemanasan global, secara teori dan ada sejumlah fakta, dapat mencairkan salju dan es yang mengakibatkan muka air laut naik. Tetapi mungkinkah temperatur atmosfer bawah Bumi naik sekian puluh derajat sehingga semua es di Bumi mencair?

Mungkinkah pada saat itu manusia masih hidup dan hidupnya pun di atas kapal seperti Kevin Kostner dalam film Water World-nya atau seperti Nabi Nuh a.s?***

ReadMore »

Ibnu Sina, Mutiara Kedokteran Modern

Ibnu Sina, Avicenna

Oleh Gede H. Cahyana

Semua penyakit ada obatnya dan bisa sembuh atas izin Allah! Makna teologis hadis di atas menurut Fazlur Rahman, pionir neomodernisme Islam, adalah obat akan efektif jika ada “izin Allah”. Juga berarti, Allah mewajibkan manusia berobat ke dokter bukan ke paranormal atau ke orang “pinter”. Teori dan praktik pengobatan dalam Islam berdimensi ibadah yang menuntun hubungan manusia dengan Allah. Jadi, kaum muslimin harus meletakkan profesionalisme di atas segalanya. Hal itu dicakup oleh ungkapan the right people or man on the right place.

Abad pertengahan adalah zaman zamrud dunia Islam dan zaman kegelapan bangsa Eropa. Sejarah Islam mencatat sangat banyak pakar medis, filosof dan saintis masa itu. Seorang eksponennya adalah Abu ‘Ali al-Hussain ibn Sina atau Avicenna (980-1037 M). Dia jenius dalam menyatukan teori dan praktik pengobatan menjadi sintesis yang sangat luas dan dalam. “Dokter” pertama pengguna kloroform dan sterilisasi dalam pembedahan ini menulis banyak buku dalam bidang metafisika, sains dan medis. M. S. Khan di dalam Hamdard Medicus Vol. XLI No. 4 menyatakan bahwa karya medis pemilik magnum opus untuk buku al-Qanun fit Tibb atau Canon of Medicine ini, ada sekitar 48 buah dalam bentuk buku dan risalah. Sumber lain menyatakan, karyanya mencapai ratusan judul.

Banyak buku dan risalahnya diterjemahkan oleh “orang-orang barat” seperti risalah penyakit jantung pada Kitab al-Adwiyat diterjemahkan oleh Arnold of Villanova dengan judul De Viribus Cordis di Spanyol. Sebuah manual medis, Urjuzah fit Tibb, dialihbahasakan oleh Armengaud Blasius (meninggal tahun 1312) ke Bahasa Latin dengan judul Cantica di Montpellier, Prancis. Pakar anatomi kelahiran Bukhara, Turkistan ini juga membuat risalah (artikel) dengan topik nadi, colic, diare, urine, pendarahan, pembalsaman, racun sekaligus penawarnya. Kitabnya, Qanun dalam Bahasa Arab diterbitkan di Roma, Italia tahun 1593 dengan editor Carame. Tahun 1877 diterbitkan di Kairo, Mesir, dan di Teheran tahun 1878. Publikasi selanjutnya banyak dilakukan di Beirut dan Baghdad.

Kesehatan dan Higiene

Sebagai apoteker, Ibnu Sina sangat mengerti bahwa aspek preventif lebih baik daripada kuratif. Menurutnya, faktor yang berhubungan dengan kesehatan adalah temperatur, makanan dan minuman, limbah, udara bersih, keseimbangan antara gerak dan pikiran, tidur dan kerja. Sebagai pakar lingkungan dia menjelaskan bahwa udara kotor karena terkontaminasi uap rawa, danau, saluran, dan drainase atau gas dari pabrik kimia, asap atau jelaga membahayakan kesehatan. Sekarang diketahui uap itu adalah gas seperti CH4 (metana), H2S dan NH3 hasil dari proses anaerob. Dan CH4 atau metana adalah salah satu penyebab Bumi memanas, Global Warming.

The Prince of Medicine ini menjelaskan teori kesehatan yang berhubungan dengan kondisi geografi, musim dan iklim. Sangat spektakuler pada zamannya, al-shaykh al-ra’is (the sheikh and prince of learned) ini pun membuat catatan rinci tentang penyakit pada empat musim (iklim subtropis). Musim semi (spring) disebutnya sebagai musim paling menyehatkan. Namun ada juga penyakit radang tenggorokan, radang kulit, bisul, kejang dan abses (abscesses). Penyakit demam timbul saat musim panas (summer) terutama pada orang-orang lansia (lanjut usia). Musim gugur (autumn) biasanya muncul penyakit rematik sedangkan gangguan pencernaan sering terjadi pada musim dingin (winter). Rincian penyakit tersebut masih panjang, namun hanya satu dua buah yang dituliskannya.

Ibnu Sina juga membuat dua teori segitiga dalam pengobatan Islam, yaitu Triangular Theory of Islamic Medicine yang menyatakan hubungan antara Allah, manusia dan pengobatan dan yang kedua adalah hubungan antara badan, pikiran dan semangat. Pengobatan terbaik menurutnya adalah menguatkan spiritual dan fisik pasien secara bersamaan. Pada abad kesebelas itu, dia telah menjelaskan akibat fatal dari penyakit jantung. Kitabnya yang khusus membahas ini adalah Kitab Adwiyat al-Qalbiyah (Risalah obat untuk sakit jantung). Lebih dari sembilan abad kemudian, risalah pengobatan Ibnu Sina di bidang malaria diambil oleh Prof. Wagner Von Jauregg di Vienna. Untuk “duplikatnya” ini, sang profesor itu meraih hadiah Nobel bidang fisiologi tahun 1927.

Sangat banyak sumbangan Ibnu Sina terhadap dunia kedokteran dan farmasi. Masih banyak yang belum terungkap dan masih dicari di banyak belahan dunia. Namun satu hal yang patut dicontoh dari pakar yang dimakamkan di Hamadan ini adalah keuletannya dalam menekuni ilmu. Pengaruhnya diakui pada pengembangan sains medis internasional. Akibat kejeniusannya itu, menurut Dr. R. H. Su’dan, kewarga-negaraannya diklaim oleh empat negara, yaitu Iran, Irak, Turki dan Rusia.

Itulah seorang maestro yang makamnya dikelilingi oleh puluhan makam para dokter yang meminta jasadnya dikubur di dekat Sang Father of Doctors.***

ReadMore »

Digester Aerob

Artikel Sainstek yang berjudul Pengolahan Lumpur dalam Majalah Air Minum edisi sebelumnya merupakan bagian umum dari teknologi yang dikembangkan dalam pengolahan lumpur, baik di bidang lumpur IPAM maupun IPAL. Sejumlah unit dapat digunakan untuk kedua bidang tersebut tetapi beberapa unit yang lainnya seperti digester aerob dan anaerob difokuskan pada satu jenis sisa pengolahan (byproduct), misalnya timbulan lumpur dalam pengolahan air limbah.

Digester aerob (aerobic digester) adalah unit proses yang difokuskan pada pengolahan lumpur biologis (bioflok) yang berasal dari IPAL dan berlangsung secara aerob. Selain itu, digester (baik aerob maupun anerob) ini pun dikelompokkan ke dalam satu paket pengolah lumpur dengan Imhoff tank (MAM, edisi 114, Februari 2005). Perlu pula disampaikan, ada perbedaan pendapat dalam mengelompokan jenis-jenis digester, misalnya ada yang menyatakan bahwa digester pastilah (hanya) anaerob.

Telah berlaku umum, pengolahan zat organik terlarut di dalam air limbah secara aerob selalu menghasilkan mikroba, biomassa atau lumpur (sludge) yang sering disebut lumpur sekunder (secondary sludge). Seperti disebut dalam artikel sebelumnya, sludge yang dihasilkan harus diolah di fasilitas pengolah lumpur seperti sludge drying bed, filter press atau diolah dengan menggunakan digester aerob.

Karakteristik
Satu karakteristik utama yang membedakan lumpur dari IPAM PDAM dan lumpur dari IPAL PDAK (Perusahaan Daerah Air Kotor) adalah jenisnya. Lumpur hasil olahan prasedimentasi dan sedimentasi dari IPAM lebih banyak berupa komponen anorganik. Adapun lumpur primer (primary sludge) di IPAL selain mengandung zat organik terlarut juga mengandung atau bahkan mayoritas terdiri atas zat organik tak terlarut (insoluble) yang besar berat molekulnya.

Tujuan pengolahan dengan digester aerob adalah meniadakan zat organik tak terlarut dalam kondisi aerob yang bisa dilaksanakan di dalam tiga kondisi reaktor, yaitu reaktor teraduk sempurna (CSTR, completely stirred tank reactor) tanpa dan dengan resirkulasi dan reaktor batch. Sistem batch jarang diterapkan di lapangan tetapi sering digunakan untuk menentukan data desain di laboratorium. Kinerja CSTR tanpa resirkulasi relatif sama dengan kinerja CSTR dengan resirkulasi sehingga yang lebih banyak diterapkan adalah CSTR tanpa resirkulasi karena lebih ekonomis.

Digester aerob ini tampak atasnya berbentuk lingkaran dengan kedalaman maksimum 5 m. Pengadukan di dalam reaktor diasumsikan sempurna yang transfer oksigennya berasal dari aerator. Udara bebas juga dapat dijadikan sumber oksigen dengan cara membuka bagian atas reaktornya. Bisa juga oksigennya berupa oksigen murni sehingga bagian atas reaktornya ditutup. Pengoperasian instalasi kecil biasanya dilakukan dengan sistem batch, sedangkan di instalasi besar dilakukan dengan sistem kontinu sehingga diperlukan unit sedimentasi untuk mengendapkan sludge yang diolah.

Keunggulan
Digester aerob digunakan untuk mengolah lumpur sekunder yang dihasilkan dari proses lumpur aktif atau trickling filter yang banyak mengandung biosolid dengan reaksi dekomposisi mikrobiologi. Proses ini dapat digunakan untuk mengolah lumpur primer dengan syarat kandungan organiknya di atas 60% tetapi sebetulnya lebih ekonomis jika diolah dengan digester anaerob. Ini dilakukan karena kehadiran sejumlah besar zat organik non-mikrobial yang akan diubah menjadi biomassa sehingga membutuhkan banyak oksigen pada proses aerob dan membentuk lebih banyak sisa lumpur dibandingkan dengan digester anaerob.

Di bawah ini adalah sejumlah keutamaan digester aerob:
1. Produk akhir olahannya relatif stabil, seperti humus, tidak bau, mudah dibuang.
2. Kadar zat organik terlarut biodegradable sangat sedikit di dalam supernatan.
3. Karakteristik pengeringan lumpurnya cukup baik.
4. Biaya konstruksinya lebih murah dibandingkan dengan proses anaerob.
5. Jika yang diolah lumpur sekunder, maka efisiensi reduksi zat organik hampir sama dengan proses digester anaerob.
6. Lebih subur (pupuknya) jika dibandingkan dengan digester anaerob.
7. Konsentrasi limbahnya lebih kecil sehingga tidak perlu sludge thickening.
8. Reaktornya sederhana sehingga relatif lebih murah daripada digester anaerob.
9. Kesulitan operasinya sedikit daripada digester anaerob sehingga tenaga kerjanya boleh yang kurang terlatih.

Selain keunggulannya tersebut, ada beberapa kelemahan digester aerob:
1. Perlu energi untuk memasok oksigen sehingga biaya operasi-rawatnya lebih mahal daripada digester anaerob.
2. Reaktor tidak menghasilkan energi biogas karena tidak terbentuk metana.
3. Sludge hasil olahan tidak selalu terklarifikasi dengan baik sehingga supernatannya mungkin masih mengandung padatan tersuspensi (SS, suspended solid).
4. Jika digunakan untuk mengolah lumpur primer maka lebih banyak dihasilkan sisa sludge daripada digester anaerob.
5. Efisiensi bervariasi karena bergantung pada temperatur sehingga perlu ada kendali temperatur.

Kinerja Operasi
Hakikat digester aerob untuk lumpur sekunder adalah CSTR yang hanya menerima sel mikroba (bioflok). Karena zat organik biodegradable terlarut (soluble) di influennya sangat sedikit maka reaksi yang terjadi hanyalah celluler death dan decay (kematian dan kerusakan sel mikroba). Kerusakan sel dapat dinyatakan dengan reaksi orde pertama sehingga konsentrasi sel di dalam reaktor akan berkurang jika waktu detensi hidrolisnya bertambah.

Kinerja digester ini bergantung pada (minimal) tiga hal dan ketiganya perlu ditetapkan lebih dulu dalam mendesain digester, yaitu volume reaktor, kebutuhan oksigen, dan power input. Ketiga hal tersebut ialah:

1. Model matematis
Model ini digunakan untuk menghitung kebutuhan volume reaktor yang juga berkorelasi dengan luas lahan yang diperlukan. Pada mulanya volume reaktor dihitung dengan cara volumetric loading (massa VSS per volume harian; VSS: volatile suspended solid) tetapi dengan perkembangan kinetika proses digunakanlah rekayasa reaktor, yaitu kombinasi antara persamaan laju reaksi dan neraca massa.

2. Nilai parameter
Persamaan-persamaan desain dapat digunakan jika nilai-nilai parameter atau konstanta laju reaksi dan kebutuhan oksigennya sudah diketahui. Semua parameternya ditentukan dengan uji di laboratorium dan diharapkan sama dengan kondisinya pada skala pilot maupun skala penuh (lapangan).

3. Pengaruh kondisi lingkungan.
a. Mixing
Jika pengadukannya tidak cukup maka akan terjadi pengendapan di dalam reaktor sehingga mengurangi volume efektifnya. Hal ini mengakibatkan terjadinya kondisi anaerob. Pengurangan volume dan kondisi anaerob tersebut dapat mengurangi efisiensi proses pengolahan.

b. Temperatur
Seperti pada teknologi pengolahan air limbah, pengolahan lumpur secara bioproses pun sangat bergantung pada temperatur karena melibatkan mikroba dalam pengolahannya.

c. pH
Sejumlah konstanta laju reaksi bergantung pada pH. Ada studi yang menyatakan bahwa hasil optimal pengolahan terjadi pada pH 6,5 - 8,0. Perubahan pH dapat terjadi selama proses digesi akibat nitrifikasi yang besarnya bergantung pada konsentrasi nitrogen organik dan alkalinitas di dalam sludge.

Ketiga poin yang diperlukan dalam mendesain digester aerob tersebut tidak serta merta mudah dalam penerapannya. Digester aerob masih jarang diterapkan. Sebagian besar literatur tentang digester aerob hanya menguraikan studi laboratorium dan skala pilot. Hanya sedikit yang datanya berasal dari instalasi yang fullscale. Sekadar contoh, ada instalasi digester aerob di Canada, terdiri atas tujuh unit dan bersifat CSTR dengan modus operasi fill-and-draw atau SBR (SBR: Sequencing Batch Reactor, MAM edisi 134, Oktober 2006). Waktu detensi hidrolisnya cukup panjang, yaitu 14 s.d 360 hari dengan kecepatan injeksi udara antara 8,4 s.d 30 cfm/1000 ft3 dan konsentrasi lumpur 20.000 mg/l. Masalahnya, terjadi pengendapan lumpur sehingga volume efektifnya berkurang dan menurunkan efisiensinya.

Terlepas dari kekurangan itu, ada yang menyatakan bahwa digester aerob dapat mengolah lumpur sekunder hingga konsentrasi 60.000 mg/l. Betul ataukah tidak, sebagai hasil perkembangan teknologi di bidang pengolahan lumpur, digester aerob dapat diapresiasi sebagai alternatif untuk stabilisasi lumpur biologi yang menjadi konsekuensi logis dalam pengoperasian IPAL. *

ReadMore »

Hari Guru Nasional: Dari UKA Hingga PLPG

Terpujilah wahai engkau, Ibu Bapak guru
Namamu akan selalu hidup dalam sanubariku
Semua baktimu akan kuukir di dalam hatiku
Sbagai prasasti, trimakasihku ntuk pengabdianmu
Engkau sebagai pelita dalam kegelapan
Engkau laksana embun penyejuk dalam kehausan
Engkau patriot pahlawan bangsa, tanpa tanda jasa.

(Sartono)

Hari Guru Nasional
Oleh Gede H. Cahyana

Hari ini, 25 November, guru melaksanakan upacara peringatan Hari Guru Nasional. Peringatan HGN memang terasa sepi, hanya diperingati oleh kalangan guru dan Depdiknas atau Dinas Pendidikan di daerah. Apalagi peringatan ini ditimpa oleh berita tentang KPK, Polri, dan jaksa, juga Bank Century dan demo buruh dan mahasiswa di beberapa daerah.

Menjadi guru profesional dan efektif tidaklah mudah. Sangat sulit dan berliku jalannya. Tak hanya peningkatan jenjang pendidikan, tetapi juga kemauan, kemampuan, semangat dan kesempatan untuk memperoleh tambahan ilmu dan keterampilan. Bisa dikatakan, yang mengajar di kota besar berpeluang lebih banyak untuk menggali ilmu daripada yang di daerah, apalagi di pelosok. Jaringan internet lebih banyak dan mudah di kota ketimbang di desa. Kesempatan kuliah di jurusan yang serasi dengan ilmunya selama ini juga lebih besar bagi guru yang tinggal di kota besar.

Lepas dari kekurangan tersebut, guru tetaplah berperan mencerdaskan anak-anak. Dalam makna yang lebih luas guru pun meliputi guru di rumah, yaitu orang tua, guru dalam pemerintahan, yaitu aparat negara, dan guru di sekolah, madrasah, pesantren. Ada satu lagi, yaitu guru imajiner, yakni orang-orang yang ”digurukan” oleh seseorang meskipun belum pernah bertemu, belum pernah ada proses belajar-mengajar. Guru imajiner ini dapat melintasi dimensi ruang dan waktu dan ”tanya-jawabnya” lewat buku, manuskrip, prasasti, papirus, lontar, dll.

Bagaimana dengan sertifikasi? Dimulai dari zaman isi portofolio, lantas Uji Kompetensi Awal, UKG, dan PLPG sembilan hari. Pada saatnya kelak, dilaksanakan PPG, kuliah selama satu tahun. Menurut dosen yang menjadi instruktur workshop pada kegiatan PLPG, kualitas peserta sangat bervariasi, mulai dari yang sangat tidak paham instruksi, bahkan ada yang sulit menulis (mengeja) namanya, sampai yang cerdas-bernas. Apapun itu, semoga semua guru menuju ke arah perbaikan kualitas. Sebab, ujian pun adalah belajar.

Rawe-rawe rantas, malang-malang putung, ing ngarso sung tulodo, ing madyo mangun karso, tut wuri handayani.*


Sekolah Abad ke-21

Berikut adalah ringkasan dari “What’s So Special About Tahatai Coast?, New Zealand.
1. Jadikan sekolah sebagai pusat penelitian dan penemuan.
2. Pilihlah kepala sekolah yang inspirasional
3. Kepala sekolah yang inspiratif ini lantas memilih staf dan karyawannya yang bermutu tinggi dan berkomitmen kuat pada filosofi sekolah.
4. Sediakan sarana computer, multimedia untuk mendukung pembelajaran.
5. Sediakan computer atau laptop untuk semua guru dan jaringan internet.
6. Jadikan murid sebagai guru dan begitu sebaliknya.
7. Jalinlah kerjasama bisnis.
8. Bergabunglah dengan sekolah-sekolah lain dalam jaringan.
9. Bangunlah jaringan informasi sekolah – rumah – multimedia.

Sumber: The Learning Revolution, Revolusi Belajar, Gordon Dryden & Jeannette Vos.

ReadMore »

Hari Guru Nasional

Puisi di bawah ini khusus dinisbatkan kepada guru atas semua dedikasinya. Memang sudah menjadi rahasia umum, beragam-ragam kejelekan, hal negatif, predikat buruk disandangkan di pundak guru. Walau demikian, aku maklum, aku mafhum. Apapun, bagaimanapun, mereka tetaplah guruku yang mengajariku baca-tulis, mengarang-menulis, berhitung, ilmu alam, ilmu sosial, agama, PMP, bahkan PSPB sekalipun. Semoga dengan proses sertifikasi, peningkatan jenjang pendidikan, mampu menambah profesionalisme guru dalam belajar-mengajar. Semoga balasan atas jasanya (baik dari pemerintah maupun masyarakat) membaik, melayak, dan ”dengan tanda jasa”, Hymne (Baru) Guru.


Karena Guru

Eksekutif:
Semua presiden, wakil presiden, menteri, dirjen, sekjen
Semua gubernur, bupati, walikota, camat, bendesa, lurah
Semua direktur perusahaan, komisaris bisnis, pemilik agribisnis
Semua pegawai negeri sipil, pusat – daerah, di semua bagian

Legislatif:
Semua anggota DPR, DPRD I, DPRD II
Semua anggota DPD, anggota MPR

Yudikatif:
Semua hakim, jaksa, polisi, KPK, MK, MA
Semua lawyer, advokat, penasihat hukum, notaris

Armiyatif:
Semua jenderal, kolonel, kapten, bintara, tamtama
Semua pasukan khusus
Semua milisi

Tarbiyatif:
Semua guru, dosen, pendidik luar sekolah
Semua ustadz/dzah,
Semua kyai, da’i

Semua insan dalam profesi tersebut
Semua karena guru
Baca-tulisnya karena guru
Berhitungnya karena guru

Kini, menggeliat sudah semua guru
Berduyun-duyun kuliah lagi
Rela bersusah-payah ikut pelatihan
Mengisi portofolio, ‘tuk meraih sertifikat pendidik
Menggapai kompetensi pedagojik
Menjadi profesional
Juga humanis
Aamin

Bapak dan ibu guru
Rayakanlah Hari Guru Nasional, 25 November 2009
Dengan optimis

Salam hormat,
Atas nama mantan murid yang kini
menjadi murid di SK: Sekolah Kehidupan
Gede H. Cahyana

ReadMore »

Siklus Hidrologi (Hydrologic Cycle)

Siklus Hidrologi (Hydrologic Cycle)

Faktanya, hampir tiga perempat (3/4) permukaan Bumi diselimuti oleh air. Namun demikian, berbagai faktor menyebabkan mayoritas air tersebut susah dimanfaatkan oleh manusia. Tak kurang dari 97,3% berupa air laut yang asin rasanya. Sisanya 2,7% berupa lapisan es dan glaciers, uap air di atmosfer dan tanah. Yang berupa es dan glaciers mencapai 2,14%. Sisanya yang hanya 0,62% dimanfaatkan oleh manusia sedunia ini untuk kegiatan sehari-hari, tersebar di danau, sungai, air tanah, sawah, kolam, waduk, rawa, dll.

Menurut pakar hidrologi, di Bumi terdapat kira-kira 1,3 - 1,4 milyar km3 air. Teoretisnya, volume air tersebut tetap jumlahnya, hanya wujudnya yang berubah-ubah, menjadi padat, cair, dan uap (gas). Air atmosfer mengalami kondensasi dan jatuh berupa hujan, salju, atau bentuk lain presipitasi. Sampai di permukaan tanah, air tersebut melimpas ke selokan, sungai, danau, waduk, dll dan berujung ke laut. Ada juga yang masuk ke dalam tanah, yaitu infiltrasi kemudian masuk ke lapisan yang lebih dalam, disebut perkolasi. Air tanah ini selain menguap, ada juga yang ke luar menuju sungai-sungai, disebut aliran intra (interflow). Tetapi sebagian besar air ini tersimpan di dalam tanah, disebut air tanah (groundwater) yang ke luar sedikit demi sedikit dalam waktu yang lama ke permukaan tanah di lokasi yang rendah (limpasan air tanah = groundwater run off).

Bisa dikatakan, sungai menerima tiga jenis limpasan, yaitu limpasan permukaan (surface run off), aliran intra (interflow), dan limpasan air tanah (groundwater run off) yang akhirnya berakhir di laut. Sirkulasi air laut dan air di darat terus terjadi, uapnya membentuk awan, lalu hujan. Hanya saja, sirkulasi air ini tidak merata karena ada perbedaan presipitasi dari tahun ke tahun, dari musim ke musim di berbagai daerah. Sirkulasi air ini dipengaruhi oleh kondisi meteorologi (suhu, tekanan atmosfer, angin) dan kondisi topografi. Pada suatu masa, ada daerah yang banjir, tetapi pada waktu yang lain, justru kekeringan (kurang air). Ilmu yang mempelajari seluk-beluk sirkulasi air ini disebut hidrologi dengan materi bahasan seperti presipitasi (precipitation), evaporasi dan transpirasi (evaporation), aliran permukaan (surface stream flow), air tanah (groundwater).

Beberapa ayat Al Qur’an yang berisi kata air dan kaitannya dengan makhluk hidup dan abiotik, serta fenomena siklus hidrologi.

Surat Qaaf (50) ayat 7-11: Dan Kami hamparkan Bumi itu dan Kami letakkan padanya gunung-gunung yang kokoh dan Kami tumbuhkan padanya segala macam tanaman yang indah dipandang mata, untuk menjadi pelajaran dan peringatan bagi tiap-tiap hamba yang kembali mengingat Allah.

Dan Kami turunkan dari langit air yang banyak manfaatnya lalu Kami tumbuhkan dengan air itu pohon-pohon dan biji-biji tanaman yang diketam, dan pohon kurma yang tinggi-tinggi yang mempunyai mayang yang bersusun-susun, untuk menjadi rizki bagi hamba-hamba Kami, Dan Kami hidupkan dengan ai, tanah yang mati (kering). Seperti itulah terjadinya kebangkitan.

Allah menurunkan air dari langit, lalu mengalir di lembah-lembah menurut ukurannya,… (Surat Ar Ra`du: 17).

Dan Kami turunkan air dari langit dengan suatu ukuran, lalu Kami menempatkannya di Bumi. Dan sesungguhnya Kami berkuasa untuk menghilangkannya.

(Surat Al Mu`minuun: 18).

ReadMore »

Pemuda Go Blog

Tulang punggung negara, pembela bangsa, penerus generasi. Itulah jargon yang ditempelkan pada pemuda. Lewat Sumpah Pemuda, Jong Java, Jong Celebes, Jong Islamieten Bond, Jong Ambon, Jong Sumatranen Bond, dll berjanji bersatu untuk kemerdekaan Indonesia yang tercapai kira-kira 17 tahun kemudian. Perjuangan pemuda saat itu dikendalikan oleh kalangan terdidik, yaitu pemuda “sekolahan”. Selain vokal berpidato di dalam negeri lewat gerakan demonstrasinya, pemuda juga vokal lewat tulisannya. Pentolan pemuda yang dikenal sebagai aktivis pergerakan kebangsaan ini rajin menulis dalam bentuk selebaran, baik dalam bahasa Jawa, Melayu, maupun Belanda. Gaung gemanya bahkan sampai ke Belanda, negara penjajah Indonesia, disuarakan dan “dituliskan” oleh mahasiswa Indonesia yang kuliah di negeri kincir angin itu.

Yang patut digarisbawahi adalah kata “dituliskan”. Tanpa tulisan, mustahil ide dan gerakan pemuda pada masa itu dapat diketahui banyak orang dan menyebar ke seluruh dunia. Itu sebabnya, pentolan pemuda masa itu selalu bergelimang dengan buku, majalah, koran, dan selebaran. Lewat material tulisan itulah mereka lantang berteriak dan terdengar hingga ke pelosok, meskipun memakan waktu berhari-hari. Bahkan bulanan. Boleh jadi juga tahunan untuk daerah dusun pelosok sehingga ada kasus “lucu yang tak lucu” yaitu ketika tahun 1950-an banyak orang yang belum tahu bahwa Indonesia sudah merdeka, sudah belasan tahun merdeka. Ini terjadi karena mereka tidak mendapat kabar sama sekali.

Kejadian “lucu yang menyedihkan” itu tentu dapat dimaklumi pada masa itu karena komunikasi sangat sulit, alat telefon nyaris barang asing. Radio pun tak banyak dan televisi belum ada. Namun...., pada masa sekarang, semuanya berbalik 180 derajat. Teknologi komunikasi sudah canggih. Negara menjadi tak berbatas, dunia seolah-olah selebar daun kelor karena semua kejadian dapat diketahui dalam sekejap mata. Internet, meskipun bagai pisau bermata dua, sudah menyulap pola komunikasi antarmanusia di “kampung dunia” ini. Dengan FB misalnya, kawan di tengah hutan dapat dilihat aktivitasnya. Yang di lepas pantai tampak berpose di tengah badai dan gelombang dalam suasana realtime. Kejadian di bulan pun dapat disaksikan sambil ngemil buntil.

Semuanya gara-gara internet. Andaikata pemuda Natsir, Kasman Singodimedjo, Syahrir, Soekarno, Hatta, dll sudah mengenal internet pada waktu itu, mungkin efeknya jauh lebih dahsyat pada kemerdekaan Indonesia. Tapi..., hal itu tak mungkin terjadi. Semuanya sudah menjadi sejarah. Tinggal sekarang adalah pemuda masa kini, masa internet ini. Pemuda progresif yang memanfaatkan internet secara positif. Kata Menkominfo yang sekarang menjadi Mendiknas, pemuda harus memanfaatkan internet untuk kemajuan bangsa dan negara dan bisa ditempuh lewat blog. Menjadi blogger yang positif, bukan blogger atau netter yang mengunggah pornografi, baik demi kesenangan maupun demi uang.

Tentu saja menjadi blogger tidak harus di blogspot, blogsome, wordpress tetapi bisa juga di facebook. Berkaitan dengan blog ini, patutlah kita menyebut nama Enda Nasution karena telah memulai perluasan blogger di Indonesia lewat tulisannya di enda.goblogmedia.com. Mudah-mudahan Menkominfo yang baru, Pak Tifatul Sembiring, dapat lebih meluaskan canangan Hari Blog Nasional ini kepada semua pemuda agar makin meluaskan ilmu dan teknologi kepada semua orang, khususnya orang Indonesia. Agar pemuda/di Indonesia makin cinta Indonesia lewat tulisan, wajarlah pada Hari Blog Nasional dan Hari Sumpah Pemuda ini dipadukan dalam satu frase, yaitu: Pemuda/di Go Blog. Pemuda/di menuju blog, menjadi blogger yang positif.*

Kamus rahasia: Blog lawannya goblog. (Bali: Belog = bodoh).

ReadMore »

Pengolahan Lumpur (Sludge Treatment)

Pengolahan Lumpur, Sludge Treatment

Dalam sebuah kesempatan, penulis berbincang dengan Direktur Utama PDAM Kota Tarakan. Satu topik bahasan yang muncul adalah tentang teknologi pengolahan lumpur IPAM. Melihat air bakunya yang sangat keruh, kaya coarse solid, suspended solid, dan koloid, dapat dipastikan unit sedimentasinya menimbulkan banyak lumpur. Berkaitan dengan itu, di bawah ini dituliskan beberapa teknologi yang bisa digunakan dalam pengolahan lumpur. Namun opsi pemanfaatan lumpur IPAM menjadi pencampur bahan bangunan, batako, paving block, adsorban, pupuk, dll seperti usulan dalam bincangan tersebut belum disertakan karena banyak yang masih dalam taraf penelitian di laboratorium dan belum bernilai ekonomis kalau diterapkan di lapangan.

Lumpur dalam arti sludge (bukan mud, wet dirt) selalu ada di setiap unit pengolah air, apapun jenis dan bentuk teknologi pengolahannya. Seperti halnya di Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL), walaupun berbeda sifat atau karakteristiknya, IPAM di PDAM pun menimbulkan lumpur (sludge) yang volume hariannya relatif besar, bergantung pada debit air yang diolah dan konsentrasi kekeruhan air bakunya. Makin besar debitnya dan makin tinggi konsentrasi padatannya, baik padatan kasar (coarse solid), padatan tersuspensi (suspended solid) maupun koloid, makin besar juga volume lumpurnya. Kecuali kalau air bakunya berasal dari mata air (artesian dan atmospheric spring) (khususnya pada musim kemarau), lumpur di IPAM umumnya berasal dari unit sedimentasi, baik yang sifatnya diskrit maupun flok.

Lumpur diskrit, yakni lumpur yang butir-butirannya terpisah tanpa koagulan, biasanya kecil volume per satuan waktunya kecuali pada musim hujan. Mayoritas lumpur ini mengandung pasir, grit, dan pecahan kerikil berukuran kecil. Lumpur ini bisa di-recovery dengan cara dicuci (disemprot air) atau dengan diayak di dalam air. Sebaliknya, lumpur yang berupa flok, yaitu kimflok (chemiflocc) sangat besar volumenya terutama di IPAM besar yang air bakunya sangat keruh, didominasi oleh koloid. Selain unit sedimentasi yang didahului oleh unit koagulasi dan flokulasi itu, sumber lumpur lainnya adalah unit pelunakan atau softening dan air cucian dari filter pasir cepat dan pasir lambat.

Opsi Teknologi

Dalam teknologi pengolahan lumpur, ada beberapa unit yang dapat diterapkan seperti settling, thickening, conditioning, dewatering, drying, recovery, dan disposal. Semua unit tersebut memerlukan biaya yang relatif besar, termasuk unit disposal (pembuangan) yang tampaknya murah. Ada kalanya residu tertentu boleh dibuang ke selokan atau ke dalam pipa air limbah dengan persyaratan ketat atau dalam kondisi tertentu. Hanya saja di Indonesia cara ini (sebaiknya) tidak diperbolehkan. Sebab, kalau ini terjadi maka semua IPAL domestik akan cepat dangkal, memerlukan biaya untuk pengerukan sekaligus pembuangan lumpurnya ke tempat lain. Ini menimbulkan masalah baru dan biaya baru bagi pengelola IPAL. Lain halnya kalau lumpur tersebut dibuang atau digenangkan di tanah-tanah cekung tetapi tetap harus layak agar tidak mencemari air tanahnya atau dilapisi bahan kedap air seperti lempung, geomembran, geotekstil sehingga fungsinya serupa dengan sludge drying bed.

Dari sekian banyak teknologi pengolah lumpur tersebut, diperlukan analisis kinerja masing-masing dalam pemilihannya, unit mana yang tepat diterapkan. Pilihan unit ini dipengaruhi oleh kondisi lokasi, misalnya luas lahan, jenis dan kualitas lumpur, kondisi cuaca, biaya zat kimia, dan tipe disposal atau pembuangan akhir yang tersedia atau yang harus disediakan. Seleksi ini pun bergantung pada dimensi unitnya (size of plant), biaya konstruksi, harga peralatannya (equipment), termasuk faktor operasional seperti zat kimia, listrik, pekerja, dan kelayakannya. Opsi yang dipilih dari alternatif proses pengolahan lumpur itu harus didasarkan pada aspek keuntungan, manfaat dan pertimbangan keburukan setiap prosesnya dan biaya pengolahannya secara keseluruhan. Hal yang perlu dalam memilih prosesnya antara lain (1) persyaratan lahan, (2) operasi di bawah kodisi cuaca yang buruk, (3) variasi debit olahan, (4) mudah dalam operasi-rawat, (5) kualitas lumpur dan supernatannya.

Untuk memilih jenis teknologi yang tepat, perlu diketahui dulu jenis lumpurnya. Yang pertama adalah lumpur dari unit prasedimentasi. Lumpur dari prasedimentasi ini dapat saja dikembalikan ke sungai asalkan peraturannya ada atau diizinkan oleh undang-undang. Hanya saja di sungai-sungai yang sudah dangkal, cara ini akan memperparah pendangkalan dan bisa diprotes oleh masyarakat. Yang paling aman adalah dengan memanfaatkan sludge drying bed kemudian dibuang ke tanah-tanah yang cekung sebagai bahan urugan. Bisa juga dijadikan penambah lapisan penutup di sanitary landfill (sanfil) meskipun sifatnya lulus air dan tidak bisa dijadikan pengganti tanah penutup berbahan lempung, kecuali semata-mata sebagai tempat pembuangan akhir lumpur saja, kalau tiada opsi lainnya.

Yang kedua adalah lumpur dari sedimentasi dan mixing (koagulasi, flokulasi). Rentang konsentrasi lumpur di unit ini akibat pembubuhan alum dan PAC (polyaluminum chloride) antara 1.000 mg/l dan 17.000 mg/l. Massa jenis lumpur alum kering antara 70 dan 99 pounds per cubic foot. Kalau akan dibuang ke sanitary landfill (sanfil) maka kadar padatannya minimal 20 persen. Lumpur yang dihasilkan oleh garam-garam besi juga ditangani serupa dengan penanganan lumpur dari koagulan alum sulfat ini. Teknologi recovery untuk lumpur ini agar diperoleh kembali mineral alum dan besinya sudah dijadikan objek penelitian namun hasilnya belum layak diterapkan karena belum menguntungkan.

Berikutnya adalah lumpur dari unit pelunakan (softening). Karakteristik lumpur jenis ini dipengaruhi oleh konsentrasi ion-ion penyebab kesadahan, khususnya kalsium dan magnesium, jenis koagulan yang digunakan dalam proses mixing dan konsentrasi padatan (solid) di dalam air bakunya. Kadar padatan dalam lumpur pelunakan ini berkisar antara 2 – 30 persen atau volume totalnya antara 0,3 s.d 6 persen dari volume air baku yang diolah. Karakteristiknya selain kaya kalsium, magnesium, dan natrium klorida, juga ada besi, mangan dan aluminum dalam jumlah sedikit. Di dalamnya terkandung juga padatan yang kaya kalsium karbonat dan magnesium hidroksida dengan berat mencapai 2,5 kali berat kapur tohor yang disuspensikan. Namun sayang, lumpur jenis ini pun belum ekonomis apabila diolah untuk mendapatkan kembali mineral-mineralnya.

Selanjutnya adalah lumpur dari filter, baik slow sand filter maupun rapid sand filter. Unit terakhir dalam IPAM di PDAM ini menghasilkan banyak lumpur dari air pencuci media filternya. Padatan yang banyak terkandung di dalam air cucian filter ini antara lain lempung, besi & aluminum hidroksida, kalsium karbonat, pasir halus, dan karbon aktif. Karakteristiknya agak berbeda dengan lumpur dari unit yang menerapkan pelunakan atau aerasi untuk penyisihan besi dan mangan. Namun demikian, air cucian filter ini relatif encer kadar lumpurnya, dengan nilai rerata 200 mg/l. Angka ini tentu saja bisa berbeda dari satu instalasi ke instalasi lainnya, bergantung pada kualitas air baku dan modus operasi unitnya.

Meskipun jarang atau belum diterapkan di PDAM, lumpur IPAM juga bisa berasal dari unit desalinasi atau pengurangan garam air laut atau air payau. Meskipun demikian, peluang penerapan teknologi desalinasi ini makin besar karena sumber-sumber air baku yang tawar makin sedikit sedangkan kebutuhan domestik dan industri justru makin banyak. Zat kimia yang banyak di dalam lumpur jenis ini adalah garam-garam klorida dan sulfat dari kation kalsium, magnesium dan natrium. Konsentrasi masing-masing dipengaruhi oleh metode desalinasi yang diterapkan (mikrofiltrasi, ultrafiltrasi, nanofiltrasi, reverse osmosis). Beratnya menerapkan teknologi desalinasi ini karena semua unitnya memerlukan pengolahan pendahuluan untuk menghilangkan kekeruhan, besi dan mangan agar dapat memperpanjang masa operasinya.

Metode selanjutnya adalah dengan cara lagoon dengan tujuan untuk mengentalkannya. Bergantung pada cuaca dan sifat lumpurnya, kadar padatan di dalam lagoon ini berkisar antara 1,0 s.d 17,5 persen. Apabila air tanahnya relatif dangkal dan dijadikan sumber air minum oleh masyarakat maka perlu dilapisi dengan lapisan kedap air seperti geomembran. Air dapat dipisahkan dari lagoon dengan dekantasi. Air yang didekantasi itu dapat dikembalikan ke badan air apabila diizinkan oleh pemerintah setempat atau bisa juga diresirkulasi. Minimal dua lagoon dibutuhkan agar dapat terus mengeringkan lumpur secara bergantian. Setelah cukup kering, lumpur dipindahkan dari lagoon dan digunakan sebagai tanah penutup di sanitary landfill. Lagoon ini harus dipagari agar aman dari gangguan dan tidak membahayakan anak-anak.

Yang terakhir, apabila timbulan lumpurnya sangat besar, agar proses pengolahannya menjadi cepat, biasanya digunakan vacuum filter. Teknologi ini cocok untuk mengolah lumpur IPAM yang lahannya sempit tetapi besar volume lumpurnya. Juga dapat mengeringkan lumpur dengan tingkat yang tinggi dibandingkan dengan metode lainnya. Kebutuhan energinya relatif besar dan perlu tenaga kerja yang memiliki kemampuan (skill) yang tinggi. Lumpur olahannya digunakan untuk memupuk tanah dan dapat ditambahkan zat-zat kimia tertentu serta unsur-unsur hara (N, P, K) untuk meningkatkan kegunaannya di bidang pertanian. Akan menjadi lebih berkualitas lagi kalau dicampur dengan pupuk organik atau kompos dari sampah domestik sehingga limbah IPAM di PDAM masih dapat dimanfaatkan di sektor lain. Waste for one is added value for another. *

ReadMore »

Sedimentasi

Tersedia di Majalah Air Minum, Agustus 2009

Artikel sainstek yang berjudul Sedimentasi ini merupakan bagian tak terpisahkan dari dua artikel sebelumnya yang berjudul Rapid Mixing (MAM 163, April 2009) dan Slow Mixing (MAM 164, Mei 2009). Tema utama, lebih khusus lagi adalah judul sedimentasi dalam IPAM, seperti halnya filtrasi, merupakan unit inti dalam satuan operasi (unit operation) di bidang teknologi pengolahan air, baik air minum maupun air limbah. Bisa dipastikan, kalau ada unit koagulasi dan flokulasi, maka pasti ada juga unit sedimentasi. Tidak mungkin seorang desainer IPAM yang menyediakan fasilitas koagulasi - flokulasi tanpa membuat sedimentasi. Begitu pula, secara teoretis, tidaklah tepat apabila efluen koagulasi - flokulasi dialirkan langsung ke unit filter karena dapat segera menyumbat filter sehingga biaya operasionalnya menjadi tinggi.

Fenomena dan karakteristik sedimentasi yang dikaitkan dengan Camp Test, khususnya tipe 1 (partikel diskrit) sudah ditulis di MAM edisi 145, Oktober 2007. Dalam terapannya di PDAM, unit tersebut dinamai Prasedimentasi yang difungsikan sebagai penyisih partikel semacam pasir, grit, dan kerikil kecil. Namun unit yang digunakan sebagai penyisih partikel flok, yakni partikel yang terbentuk setelah air berkoloid mendapat perlakuan koagulasi plus koagulannya kemudian dilanjutkan dengan unit flokulasi, biasanya disebut sedimentasi atau klarifikasi. Fenomena yang kedua ini mengacu pada Camp Test tipe 2 (flocculent particle) yang berbeda karakteristiknya dengan tipe 1. Perbedaan inilah yang menyebabkan perbedaan mendasar pada jumlah sampling port-nya pada tabung Camp di laboratorium dan cara perhitungan efisiensi teoretisnya.

Di dalam tulisan kali ini, titik fokus bahasannya adalah sedimentasi tipe 2 yang airnya sudah melalui unit koagulasi dan flokulasi, mendapat perlakuan fisikokimia. Lebih fokus lagi adalah tentang variasi teknologi yang diterapkan untuk meningkatkan kinerja atau efisiensi unit sedimentasi konvensional. Yang biasa diterapkan adalah (1) pelaminer aliran agar aliran airnya mendekati kondisi aliran ideal, (2) solid-contact, agar terjadi flokulasi yang lebih mantap dan pelekatan flok dari air umpan (air baku), dan (3) varian teknologi ”lanjut” yang berlisensi, proprietary, semacam ide atau gabungan beberapa mode operasi tetapi belum tentu cocok untuk kondisi air tertentu dan perlu berbagai pertimbangan.

Kriteria Desain

Apapun jenis barang yang dibuat, sebaiknya mengacu pada aturan yang sudah baku atau aturan inovatif – kreatif yang diperkirakan akan menghasilkan produk yang memuaskan. Berbagai macam pengalaman di berbagai tempat berkaitan dengan satu jenis bangunan misalnya, dapat dihimpun lalu dianalisis dan dibuatkan sebuah daftar tentang tatacara membuat atau membangunnya. Di bidang teknologi pengolahan air minum dan air limbah juga demikian. Kumpulan data, biasanya dalam suatu rentang, yang berpengaruh atas desain dan produknya ini biasa disebut kriteria desain (design criteria). Sebuah unit operasi – proses dapat memiliki belasan jenis kriteria desain, ada yang menjadi kriteria utama, ada juga sebagai kriteria pelengkap.

Dalam perancangan unit sedimentasi, parameter penting dalam desainnya adalah bentuk bak (geometri), beban permukaan, waktu tinggal, zone inlet – outlet, beban pelimpah, dan zone lumpur dan sistem pembuangannya. Bentuk bak yang sama dapat berbeda rentang kriteria desainnya kalau mengolah air yang mendapat perlakuan (treatment) berbeda. Misalnya, bak berbentuk persegi panjang akan berbeda nilai kriteria desainnya kalau yang satu memiliki unit koagulasi, satunya lagi pelunakan (softening). Begitu pula, kerapkali kinerja unit sedimentasi memburuk akibat perubahan kualitas air baku atau terjadi aliran singkat (short-circuiting). Penyebabnya antara lain aliran atau kecepatan influen di zone inlet, gradien temperatur dan stratifikasi densitasnya, hembusan angin, dan pelimpah efluen. Di dalam sedimentor yang tepat desainnya juga berpotensi terjadi aliran singkat. Kondisi buruk juga dapat diakibatkan oleh turbulensi ketika air mengalir dari flokulator ke sedimentor sehingga flok-floknya pecah.

Peningkatan Kinerja

Berbagai ”ancaman” buruk atas kinerja unit sedimentasi di atas tidaklah menjadi kata akhir yang tak dapat diperbaiki. Berikut ini disampaikan beberapa teknologi dan modifikasi yang dibuat dan telah diterapkan baik dalam skala laboratorium maupun lapangan untuk meningkatkan kinerja sedimentor.

Pelaminer Aliran. Inilah metode paling populer untuk meningkatkan kinerja unit sedimentasi dan banyak diterapkan pada unit baru maupun lama. Kalau dipasang di unit lama biasanya disebut uprating, yakni penambahan debit tanpa mengubah struktur bangunan. Tentu saja debit tambahan itu bergantung pada kelonggaran kriteria desain yang diterapkan pada masa awal desain dan konstruksinya dan juga ada tidaknya perubahan kualitas air baku. Perubahan kualitas kekeruhan misalnya, apalagi kalau terlampau tinggi, akan tetap menyulitkan uprating, tetapi masih mungkin ditingkatkan kinerjanya tanpa penambahan debit.

Sebagai pelaminer aliran, karena pengendapan sangat baik pada kondisi laminer, alat ini dirancang sedemikian rupa sehingga ”garis-garis aliran” di dalam masa air seolah-olah menjadi lapisan-lapisan air yang tenang dan mampu melepaskan padatan akibat tarikan gravitasi Bumi. Prinsipnya adalah menyediakan banyak ruang pengendapan, baik berupa pelat (plate settler) maupun tabung (tube settler) dan biasanya dipasang miring antara 45 s.d 60 derajat terhadap horizontal, dipasang di zone endap dekat dengan bagian outletnya. Semua massa air yang berisi flok harus melewati ruang endap mikro ini (microsettler) yang bentuknya serupa dengan tabung atau kanal. Konfigurasi ini dapat meningkatkan penyisihan flok karena (1) jarak tempuh pengendapan flok ke zone sedimentasinya menjadi pendek, akibatnya beban permukaannya pun berkurang, (2) aliran air menjadi makin laminer di dalam tabung/kanal, (3) pengaruh pelapisan (stratifikasi) densitas, temperatur, dan hembusan angin menjadi tidak berarti terhadap proses sedimentasi.

Dalam terapannya di lapangan, pelaminer aliran ini memang berhasil menjernihkan air dari sungai yang sangat keruh sehingga sering dijadikan opsi dalam perbaikan kinerja unit sedimentasi eksisting. Keputusan untuk meng-uprating instalasi ditentukan di unit ini, tentu saja dengan tetap mempertimbangkan unit operasi – proses lainnya dan kualitas air bakunya. Yang paling sulit modifikasinya adalah perubahan elevasi muka air akibat perubahan kedalaman unit pengolah yang diakibatkan oleh penambahan kapasitasnya, terutama kalau lahan kosong di instalasinya terbatas. Mau tak mau, bangunan eksisting harus dibongkar total, lalu diganti dengan bangunan baru. Pada instalasi yang sudah berumur lebih dari 20 tahun, sesuai dengan periode perancangannya, tentu bukan beban berat bagi PDAM karena memang sudah waktunya dievaluasi dan diganti dengan unit dan modifikasi teknologi untuk menambah kapasitas pengolahannya.

Solid-Contact System. Modifikasi sedimentasi konvensional juga berhasil memperbaiki kinerja pengolahannya dengan terapan solid-contact system. Dalam sistem ini, upaya maksimal diarahkan untuk menghasilkan lapisan atau selimut lumpur (sludge blanket) di zone bawah bak. Zone ini merupakan perpaduan antara lapisan bawah zone sedimentasi dan lapisan atas zone lumpur. Lapisan lumpur inilah yang menjaring flok sambil mengikat mikroflok sehingga membesar dan memberat lalu mengendap. Pertumbuhan mikroflok yang kecepatan endapnya masih lebih kecil daripada kecepatan ke atas aliran air (upflow velocity) mengganti makroflok yang mengendap sehingga terjadi kesetimbangan antara flok yang mengendap dan flok yang melayang sebagai selimut lumpur. Fenomena ini terjadi terus menerus sampai tiba saatnya lumpur dibuang. Pembuangan lumpur ini harus dilakukan hati-hati agar selimut lumpur tidak terlampau rusak lantaran membutuhkan waktu lama untuk menumbuhkannya kembali. (Hal serupa terjadi pada pengolahan air limbah organik dengan teknologi UASB, upflow anaerobic sludge blanket, di mana efisiensi pengolahan terbesarnya terjadi di zone bawah reaktor karena biofloknya sangat banyak dan aktif di zone ini. Bedanya, di dalam bioreaktor ini terjadi fenomena bioproses sedangkan di dalam solid-contact terjadi proses fisikokimia).

Multitray System. Secara teoretis, multitray atau multiplate mudah diterapkan pada unit prasedimentasi untuk menyisihkan pasir, grit, dan kerikil kecil. Konsep plate settler dan tube settler diawali oleh penerapan pelat ganda ini. Apabila dianalisis secara matematis fenomena pengendapannya, akan diperoleh bahwa kedalaman bak sedimentasi tidak berpengaruh pada efisiensinya. Hanya saja, keleluasaan pemasangan banyak pelat ini dipengaruhi juga oleh kecepatan aliran airnya dan kesulitan pengurasan lumpurnya sehingga penambahan jumlah pelat tidak bisa tak terbatas. Jangankan banyak pelat, dua pelat saja (two tray) sudah menimbulkan kerumitan dalam pengurasan lumpurnya.

Begitu pula, terapan yang sama tidak menghasilkan kinerja optimal pada partikel flok (pengendapan tipe 2). Oleh sebab itu, unit two tray system bagi partikel flok diterapkan untuk meningkatkan kinerjanya dalam dua tingkat sedimentasi. Mekanismenya, air masuk melewati dinding berlubang-lubang lalu mengalir horizontal sepanjang zone sedimentasi di kompartemen bawah kemudian naik ke zone atas, mengalir berlawanan arah dengan zone kompartemen bawah menuju outlet. Sistem pembuangan lumpurnya berupa rantai scraper yang mengeruk endapan flok di kompartemen atas lalu dijatuhkan di dasar kompartemen bawah yang akhirnya disedot dengan pompa lumpur untuk dibuang ke tempat pembuangan (sludge drying bed).

Proprietary System. Model unit yang satu ini merupakan modifikasi dari solid-contact system yang banyak dijual di pasar dengan lisensi dari pembuatnya yang dilengkapi klaim sebagai unit berkinerja tinggi. Modifikasi utamanya adalah pada upaya pembentukan lapisan lumpur yang efektif dalam menjerat flok dan bertahan lama serta mudah atau cepat dibentuk kembali setelah unit dibersihkan total atau dibuang lumpurnya. Hanya saja, karena karakteristik air bakunya bersifat variabel, maka model paket atau berlisensi ini tidak serta merta dapat diterapkan di semua sumber air baku. Pengaturan pH air, alkalinitas, dosis koagulan, kadar kekeruhan, jenis warna air (true ataukah apparent color) tetap wajib dipertimbangkan. Di sinilah kelihatan bahwa mengolah air bisa menjadi sangat mudah tetapi pada saat dan kondisi yang lain bisa menjadi sangat sulit karena floknya tidak bisa mengendap tetapi justru mengambang.

Apapun bentuk dan jenis unit proses-operasi yang diterapkan, percobaan dalam skala laboratorium perlu dilakukan untuk lebih meyakinkan para pembuat keputusan (desainer) dalam menerapkan unit di atas. Cara yang dapat ditempuh adalah lewat kerjasama dengan perguruan tinggi sehingga rencana unit pengolah air minum diteliti dulu dalam skala laboratorium.*

ReadMore »