1. Karakteristik Air Limbah
Diambil dari materi Pelatihan TTG Limbah Cair
Pusteklim-2012
oleh
Prof. Tjandra Setiadi, Ph.D.
Program Studi Teknik Kimia FTI; Pusat Studi Lingkungan Hidup (PSLH)
Institut Teknologi Bandung

2. Karakteristik Fisik
Karakteristik Fisik Kegunaan
Padatan total Menilai potensi penggunaan kembali air limbah dan
menentukan tipe unit pengolahan yang cocok
Padatan terendapkan Menentukan apakah padatan dapat mengendap secara
gravitasi pada waktu tertentu
Distribusi ukuran partikel Meniliai Kinerja unit proses pengolahan
Turbiditas Menilai kualitas dari air limbah yang telah diolah
Warna Menentukan kondisi dari air limbah (aestetik)
Transmitansi Menilai kecocokan efluen untuk disinfektan UV
Bau Menentukan apakah ada gangguan bau
Temperatur Penting sebagai parameter perancangan unit proses biologis
Densitas
Konduktivitas Menilai kecocokan efluen untuk penggunaan pertanian
(Sumber: Metcalf and Eddy, 2004)

3. Karakteristik Kimiawi (Anorganik)
Karakteristik Anorganik Kegunaan
Nitrogen total Mengukur konsentrasi nutrisi dan derajat dekomposisi di
Fosfor total dalam air limbah
pH Mengukur tingkat keasaman/kebasaan di dalam air limbah
Alkalinitas Mengukur tingkat ‘buffer’ di dalam air limbah
Klorida (Cl-) Menilai kecocokan air limbah untuk penggunaan kembali di
bidang pertanian
Sulfat Mengukur potensi bau dan berdampak pada pengolahan
lumpur yang dihasilkan
Logam Menilai penggunaan kembali air limbah dan efek racun
selama pengolahan.
Unsur/senyawa anorganik Melihat keberadaan unsur tertentu di dalam air limbah
spesifik
Berbagai gas Melihat keberadaan gas tertentu di dalam air limbah
(O2, CO2, NH3, H2S, CH4)
(Sumber: Metcalf and Eddy, 2004)

4. Karakteristik Kimiawi (Organik)
Karakteristik Anorganik Kegunaan
BOD Mengukur kebutuhan oksigen untuk mengolah air limbah
secara biologis
COD Dapat digunakan untuk menggantikan tes BOD
NOD Mengukur kebutuhan oksigen untuk mengolah komponen
nitrogen di dalam air limbah menjadi nitrat
TOC Dapat digunakan untuk menggantikan tes BOD
Senyawa spesifik Menentukan keberadaan senyawa organik tertentu dan
menilai apakah perancangan tertentu perlu dilakukan untuk
menghilangkan senyawa tersebut
(Sumber: Metcalf and Eddy, 2004)

5. Karakteristik Biologis
Karakteristik Kegunaan
Bakteri Coliform Melihat keberadaan bakteri patogen
Mikroorganisme spesifik Melihat organisme tertentu untuk melihat penggunaan
kembali
(Sumber: Metcalf and Eddy, 2004)

6. Batasan Air Limbah untuk Industri di Indonesia
Parameter Konsentrasi (mg/L)
COD 100-300
BOD 50-150
Minyak Nabati 5-10
Minyak Mineral 10-50
Zat Padatan Tersuspensi (TSS) 200-400
pH 6.0-9.0
Temperatur 38-40 oC
Amonia bebas (NH3) 1.0-5.0
Nitrat (NO3-N) 20-30
Senyawa aktif biru metilen 5-10
Sulfida (H2S) 0.05-0.10
Fenol 0.5-1.0
Sianida (CN) 0.05-0.50
(Sumber: Lampiran C Kepmen LH No. KEP-51/MENLH/10/1995)

7. Padatan
• Air limbah mengandung berbagai jenis padatan.
• Berdasarkan ukuran partikel, Padatan itu dapat
diklasifikasikan:
– Padatan tersuspensi (suspended solid)
Padatan tersuspensi merupakan padatan yang tersaring di dalam filter.
Ukuran pori filter dapat bervariasi antara 0.45 µm – 2.0 µm.
– Padatan terlarut (dissolved solid)
Padatan terlarut merupakan padatan yang lolos saring dari filter yang
digunakan.

8. Padatan
• Padatan tersuspensi (suspended solid)
Padatan tersuspensi dapat berupa tanah liat, lumpur, bakteri, alga, dan
buangan industri.
Konsentrasi SS yang tinggi dapat mempengaruhi kehidupan akuatik karena
menurunkan DO, mengurangi proses fotosintesis karena terhalangi
padatan, meningkatkan turbiditas, menghambat pernapasan,
memusnahkan spawning bed
• Padatan terlarut (dissolved solid)
Padatan terlarut dapat berupa garam-garam anorganik.
Padatan terlarut seperti senyawa besi dapat memberi warna di air,
senyawa karbonat membuat kerak di boiler.

9. Padatan
Alat filter untuk menyaring padatan
(http://biology.clc.uc.edu/fankhauser/Labs/Microbiology/Drinking
_Water/jpgs/Drinking_water.html)

10. Padatan
• Berdasarkan tingkat volatilitas, Padatan itu dapat
diklasifikasikan:
– Padatan volatil (volatile solid)
Padatan volatil merupakan padatan yang menguap dan terbakar pada
temperatur 500 ± 50oC.
– Padatan tetap (fixed solid)
Padatan tetap merupakan sisa padatan yang masih tertinggal saat
padatan dipanaskan pada temperatur 500 ± 50oC.

11. Padatan Terendapkan
• Padatan terendapkan dapat
diukur dengan alat Imhoff cone
dengan cara melihat endapan
di dalam air limbah yang
dimasukkan ke dalam alat
tersebut selama 30 menit.
Imhoff cone
(http://www.aquaculturehub.org/photo/imho
ff-cone?context=popular)

12. pH
• pH yang sesuai dengan kehidupan makhluk hidup berada
pada rentang 6-9. Perairan yang baik memiliki rentang pH
antara 6-8 (air tawar) dan 8.1-8.4 (air laut).
• Asam seperti asam sulfat dapat menyebabkan iritasi bagi
mata, korosi.
• Basa seperti soda kaustik pada konsentrasi 25 ppm dapat
membuat ikan mati, kerapuhan, mengganggu pembentukan
flok, merusak vegetasi.
• Perubahan pH dapat mempengaruhi kelarutan logam-logam
beracun.

13. Nitrogen
• Nitrogen merupakan salah satu kebutuhan nutrien yang
diperlukan oleh makhluk hidup.
• Apabila kandungan nitrogen di dalam air berlebih, eutrofikasi
akan terjadi.
• Bentuk Nitrogen di alam dapat bervariasi sesuai dengan
tingkat oksidasinya :
-III 0 I II III IV V
NH3 – N2 – N2O – NO – N2O3 – NO2 – N2O5

14. Nitrogen
• Amonia di dalam air dengan konsentrasi 1 mg/L dapat
menjadi racun bagi ikan dan organisme air.
• Konsentrasi nitrat yang tinggi di dalam air dapat
mengakibatkan methemoglobinemia, kelainan darah bagi
anak di bawah 3 bulan.
• Bentuk nitrogen yang umum ditemui di dalam air limbah
adalah : amonia (NH3 ; -III), ion amonium (NH4+; -III), ion nitrit
(NO2-; +III) dan ion nitrat (NO3-; +V)
• Kandungan nitrogen diukur dengan berbagai metoda, lihat
Tabel berikutnya

15. Nitrogen
• Bentuk-bentuk nitrogen didefinisikan dalam berbagai bentuk:
Bentuk Nitrogen Singkatan Definisi
Gas amonia NH3 NH3
Ion amonium NH4+ NH4+
Total amonia nitrogen TANa NH3 + NH4+
Nitrit NO2- NO2-
Nitrat NO3- NO3-
Total anorganik nitrogen TINa NH3 + NH4+ + NO2- + NO3-
Total Kjeldahl nitrogen TKNa N organik + NH3 + NH4+
Nitrogen organik N organika TKN- (NH3 + NH4+)
Total nitrogen TNa N organik + NH3 + NH4+ + NO2- + NO3-
a Semua bentuk diukur sebagai N
(Sumber: Metcalf and Eddy, 2004)

16. Fosfor
• Fosfor juga merupakan nutrien yang penting bagi makhluk
hidup.
• Apabila kosentrasi fosfor juga terlalu tinggi, fosfor juga dapat
menyebabkan eutrofikasi di lingkungan.
• Bentuk fosfor yang umum ditemukan di perairan adalah
orthofosfat, polifosfat, dan fosfat organik.
• Orthofosfat dapat berbentuk dalam : PO43-, HPO42-, H2PO4-,
H3PO4.
• Polifosfat berbentuk molekul dengan dua atau lebih atom P, O
dan H. Polifosfat perlu dihidrolisis terlebih dahulu dan
membentuk senyawa orthofosfat.

17. Sulfur
• Sulfur di dalam air limbah umumnya berbentuk dalam ion sulfat.
• Sulfat direduksi secara anaerobik menjadi H2S dengan reaksi
sebagai berikut:
• H2S ini dapat dioksidasi lebih lanjut secara biologis menjadi asam
sulfat yang bersifat korosif.

18. Minyak dan Lemak
• Minyak dan lemak (oil and grease) merupakan parameter
yang meliputi lemak, minyak, lilin, dan senyawa-senyawa yang
terkait.
• Jika senyawa minyak dan lemak tidak dihilangkan dari air
limbah, senyawa ini dapat mengganggu dengan cara (1)
membentuk lapisan di permukaan air, (2) mencegah penetrasi
sinar, (3) menjadi racun bagi beberapa ikan tertentu, (4)
bahaya kebakaran.

19. Bahan Berbahaya dan Beracun
• Bahan B3 meliputi logam berat (ferrous dan non-ferrous) dan
zat kimia
• Logam berat mencakup Al, Sb, As, Ba, Be, Cr, Co, Cd, Cu, Fe,
Pb, Mn, Hg, Mo, Ni, Se, Ag, Ti, V, Zn.
• Logam berat ini bersifat racun dalam konsentrasi rendah
terhadap makhluk hidup.
• Senyawa kimia yang beracun meliputi: pestisida, sianida,
sulfida, fenol, dsb.

20. BOD
• BOD atau Biochemical Oxygen Demand merupakan parameter
yang dapat mengukur konsentrasi senyawa organik di dalam
air limbah.
• Secara umum BOD adalah pengukuran tak langsung terhadap
banyaknya oksigen yang digunakan mikroorganisme untuk
mendekomposisi materi organik.
• BOD dilakukan dengan menguji sampel air dengan
membiarkan pada suhu konstan 20oC selama 5 hari.
• Perairan yang baik memiliki nilai BOD 1-2 ppm.

21. BOD
• Keuntungan tes BOD
1. Menentukan kebutuhan
oksigen yang akurat yang
diperlukan untuk pengolahan
biologis
2. Menentukan ukuran unit IPAL
3. Menentukan efisiensi beberapa
proses pengolahan
4. Menentukan batas baku mutu
air pengolahan limbah
Prosedur tes BOD (Henze, dkk. 1995)

22. BOD
• Keterbatasan tes BOD
1. Waktu yang diperlukan untuk tes ini cukup panjang
(5 hari, 20 hari)
2. Membutuhkan pretreatment apabila limbahnya
mengandung senyawa racun
3. Hanya mengukur senyawa organik yang
biodegradabel
4. Uji ini tidak memiliki validitas stokiometrik

23. BOD
Kurva BOD (http://www.bre.umd.edu/agtopics/topics-julyaug-20.html)

24. COD
• COD atau Chemical Oxygen Demand merupakan ukuran tak
langsung terhadap banyaknya oksigen yang diperlukan untuk
mengoksidasi materi organik limbah dengan menggunakan
senyawa kalium dikromat (K2Cr2O7) atau kalium permanganat
(KMnO4) dalam pelarut asam.
• Nilai COD selalu lebih tinggi dari BOD karena banyak bahan
organik yang dapat dioksidasi secara kimiawi tetapi tidak
secara biologis.
• COD tidak dapat mengoksidasi senyawa amonia
• Analisis COD dapat dilakukan dengan cepat selama 2 jam.

25. COD
(a) (b)
Peralatan analitis COD (a) dan vial reagen COD (b)
(http://www.idswater.com/water/us/chemical_oxygen_demand_analyzer/529/products.html)
(http://www.camlabworld.com/cod-vials-standards-for-chemical-oxygen-demand-c2866.aspx)

26. TOD
• TOD atau Total Oxygen Demand merupakan parameter lain
selain BOD dan COD yang mampu mengukur kebutuhan
oksigen total yang diperlukan untuk mengoksidasi senyawa
organik.
• Analisis TOD dilakukan dengan menggunakan katalis tertentu
(platinum) dan dioksidasi dengan temperatur tinggi (900oC)
• Hasil dari TOD lebih tinggi dibandingkan COD dan BOD.

27. TOC
• Analisis TOC atau Total Organic Carbon dilakukan dengan
mengoksidasi senyawa organik menjadi CO2 dengan
pemanasan. Teknik ini sangat cepat dan hasilnya akurat.
• TOC berbeda baik dengan BOD, COD, maupun TOD karena
analisis TOC menentukan banyaknya atom karbon dan tidak
memberikan kebutuhan oksigen yang diperlukan untuk
oksidasi.
• Analisis TOC membutuhkan peralatan yang mahal dan teknisi
khusus. Selain itu data perbandingan untuk TOC sangat
terbatas.

28. Karakteristik Biologis
• Di dalam air limbah terdapat
berbagai jenis mikroorganisme
seperti virus, bakteri, jamur,
protozoa, nematoda, dll.
• Tujuan dari pengujian mikrobial
adalah untuk mendeteksi bakteri-
bakteri patogen yang dapat
mengganggu kesehatan manusia.
Tes coliform (http://www.water-
Namun, bakteri pembuat penyakit ini
research.net/Watershed/fecalba tidak mudah diidentifikasi.
cteria.htm) • Tes yang digunakan untuk
menentukan kontaminasi umumnya
menggunakan mikroorganisme
coliform.

29. Daftar Pustaka
• Davis, M.L. 2010. Water and Wastewater Engineering :
Design Principles and Practice. McGrawHill: New York
• Henze, M.; Harremoes, P.; Jansen, J.C.; Arvin, E. 1995.
Wastewater Treatment: Biological and Chemical
Processes. Springer-Verlag: Berlin
• Metcalf dan Eddy. 2004. Wastewater Engineering:
Treatment and Reuse. McGrawHill: New York