Sistem dan Tantangan Pengolahan Limbah yang Ada

Mengelola limbah sanitasi telah menjadi perhatian sejak peradaban paling awal. Secara historis, air limbah dibuang ke saluran air terdekat, dengan memanfaatkan pengenceran dan oksidasi sebagai pengolahannya. Ide tentang "pemurnian diri" ini tidak salah; banyak kontaminan dapat dihilangkan dengan proses alami dengan eksposur, waktu, dan pengenceran yang cukup. Namun, pertumbuhan populasi, dan peningkatan kontaminan dalam air limbah, membuat pendekatan ini tidak memadai. Penemuan penyakit yang terbawa air menghasilkan pembangunan sanitasi dengan tujuan memisahkan air limbah dari air minum untuk melindungi kesehatan manusia. ref Banyak sistem pengolahan telah dikembangkan untuk mengurangi limbah mentah manusia yang memasuki lautan. Di bawah ini adalah pengantar sistem pengolahan air limbah yang umum digunakan saat ini.

Pertimbangan untuk Pemilihan Sistem

Saat ini, ada berbagai cara untuk mengelola air limbah. Pemilihan metode pengolahan air limbah sangat bergantung pada lokasi dan konteks. Banyak faktor yang menentukan jenis sistem mana yang lebih tepat: sistem pengolahan limbah terpusat atau sistem pengolahan di tempat (terdesentralisasi). Solusi terbaik untuk satu komunitas mungkin tidak berhasil untuk komunitas lain. Pertimbangan untuk pemilihan sistem harus mencakup: 

• Komunitas Sumber Daya
• Ukuran populasi
• Norma dan harapan sosial dan budaya
• Dukungan politik atau kendala peraturan
• Geologi dan hidrologi lokal
• Infrastruktur yang ada

Lihat studi kasus pekerjaan untuk memusatkan pengolahan air limbah di pulau Roatan, Honduras dan Bonaire.

Alat pendukung keputusan yang memperhitungkan kriteria sosial, kesehatan manusia, dan lingkungan dalam menentukan sistem yang paling sesuai berdasarkan konteks lokal saat ini masih kurang. Saat alat dikembangkan, penting untuk memasukkan wawasan praktisi kelautan ke dalam tingkat perawatan dan teknologi yang paling efektif untuk melindungi laut. Mengunjungi Kotak Peralatan Sanitasi dan Pengelolaan Air Berkelanjutan untuk mempelajari lebih lanjut tentang sistem dan teknologi sanitasi.

Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) dan Selokan Terpusat

Daerah padat penduduk dan kota-kota industri terutama mengandalkan instalasi pengolahan air limbah terpusat (IPAL) untuk menerima dan mengolah limbah. Jaringan rumit pipa saluran pembuangan bawah tanah membawa limbah dari rumah dan bangunan ke IPAL menggunakan gravitasi dan pompa. Setelah limbah tiba di pabrik pengolahan air limbah, ia menjalani beberapa tahap pengolahan sebelum dibuang. Jenis pengolahan yang digunakan dan kualitas air yang diolah bervariasi berdasarkan lokasi, kondisi air, ketersediaan teknologi pengolahan, dan faktor lainnya. Namun, bahkan jika perawatan diperlukan, kegagalan sering terjadi dan tidak boleh diasumsikan bahwa peraturan menjamin perawatan yang memadai. Di tingkat kota dan fasilitas, pembatasan konsentrasi nutrisi dalam limbah biasanya diterapkan untuk mengatasi pemuatan nutrisi dan eutrofikasi yang dihasilkan. Meskipun kriteria pengobatan sangat membantu, kriteria tersebut tidak cukup untuk melindungi ekosistem laut dari polusi tanpa penerapan langkah-langkah pengurangan nutrisi secara luas.

Setelah limbah tiba di pabrik pengolahan air limbah, ia menjalani beberapa tahap pengolahan sebelum dibuang. Jenis pengolahan yang digunakan dan kualitas air yang diolah bervariasi berdasarkan lokasi, kondisi air, ketersediaan teknologi pengolahan, dan faktor lainnya. Namun, bahkan jika perawatan diperlukan, kegagalan sering terjadi dan tidak boleh diasumsikan bahwa peraturan menjamin perawatan yang memadai. Di tingkat kota dan fasilitas, pembatasan konsentrasi nutrisi dalam limbah biasanya diterapkan untuk mengatasi pemuatan nutrisi dan hasil eutrofikasi. Meskipun kriteria pengobatan sangat membantu, kriteria tersebut tidak cukup untuk melindungi ekosistem laut dari polusi tanpa penerapan langkah-langkah pengurangan nutrisi secara luas.

• primer, atau secara fisik, perawatan dimulai dengan penyaringan: limbah dialirkan melalui saringan untuk menghilangkan padatan besar. Tembusan kemudian dibawa ke tangki pengendapan di mana gravitasi membantu untuk mengendapkan padatan tersuspensi tambahan.
• Sekunder, atau biologis, perawatan bertujuan untuk menghilangkan bahan organik dari limbah sebelum disinfeksi. Oksigen dan mikroorganisme digunakan untuk mengkatalisasi dan mendorong reaksi biokimia yang memecah kontaminan. Proses ini memodelkan sistem alami dan dibuat lebih efisien dengan aerasi atau paparan oksigen tambahan. Oksigen diperlukan untuk dekomposisi, dan aerasi membantu menghilangkan gas terlarut. Reaksi ini akhirnya mendorong partikel yang tersisa untuk mengendap. Teknik umum untuk perawatan biologis termasuk filter tetesan dan lumpur aktif, yang meningkatkan luas permukaan yang tersedia untuk mikroorganisme, serta kepadatannya.
• Tersier, atau bahan kimia, perawatan digunakan untuk mendorong pengendapan lebih lanjut dan penghilangan nutrisi. Polimer yang ditambahkan menarik polutan untuk membuat gumpalan sementara filter karbon atau arang mengkatalisis adsorpsi fisik untuk mengurangi nutrisi.
• Akhirnya, efluen didesinfeksi untuk menetralkan patogen yang tersisa. Klorin adalah salah satu disinfektan yang paling umum, UV atau ozon mungkin lebih disukai untuk meminimalkan konsentrasi bahan kimia sisa. ref

Aliran efluen melalui IPAL dari pipa intake ke pembuangan. Sumber: Mallik dan Arefin 2018

Perawatan primer dan sekunder diperlukan di beberapa negara dan jumlah fasilitas yang menggabungkan perawatan tersier semakin meningkat. ref Namun, bahkan jika perawatan diperlukan, kegagalan sering terjadi dan tidak boleh diasumsikan bahwa undang-undang yang berlaku menunjukkan perawatan yang memadai. Selain itu, pembatasan konsentrasi nutrisi dalam limbah sedang diterapkan di tingkat kota dan fasilitas untuk mengatasi pemuatan nutrisi dan hasilnya . Kriteria pengobatan sangat membantu, tetapi tidak cukup untuk melindungi ekosistem laut dari polusi.

Sistem Selokan Gabungan

Di kota-kota besar, banyak lanskap tidak memiliki penyerapan dan kemampuan retensi yang ditawarkan oleh tanah, padang rumput, hutan, dan fitur alam lainnya. Saat hujan, air mengalir di atas permukaan kedap air (yaitu, beraspal), mengumpulkan puing-puing dan kontaminan dan menjadi limpasan tercemar yang biasa disebut sebagai air hujan. Untuk meminimalkan dampak terhadap badan air, banyak kota telah membangun saluran pembuangan gabungan untuk mengumpulkan dan mengangkut air hujan ke instalasi pengolahan air limbah terpusat yang sama dengan limbah. Hal ini memungkinkan pabrik pengolahan untuk menghilangkan minyak, pestisida, bakteri, sedimen, dan kontaminan lain yang mengandung stormwater. Sementara sistem saluran pembuangan gabungan tampaknya efisien, badai besar, pencairan salju besar, dan kadang-kadang bahkan hujan ringan dapat melebihi kapasitas pipa, tangki penampung, dan sistem pengolahan ini. Sistem yang terbebani membuang sejumlah besar air limbah yang tidak diolah, termasuk limbah mentah, ke saluran air. Di Amerika Serikat, 40 juta orang dilayani oleh saluran pembuangan gabungan, yang membuang lebih dari 3 triliun liter limbah yang tidak diolah dan limpasan air hujan setiap tahun dalam peristiwa luapan saluran pembuangan gabungan. ref

Tonton Wastewater 101 Webinar untuk informasi lebih lanjut tentang pengelolaan air limbah:

Sistem Perawatan Terdesentralisasi

Sistem pengolahan air limbah yang terdesentralisasi, atau sistem sanitasi non-selokan, adalah sistem skala kecil di lokasi untuk mengelola limbah manusia.

Aliran air limbah melalui sistem septik konvensional di lokasi. Sumber: EPA Office of Water 2002

Sistem pengolahan air limbah yang terdesentralisasi mengumpulkan, mengolah, dan membuang limbah cair di lokasi di mana ia dihasilkan. Ada banyak jenis sistem perawatan di tempat. Jenis berikut adalah yang paling umum secara global:

• Tangki septik memiliki satu langkah penahanan dan perawatan. Lubang yang digali atau dibangun mengumpulkan limbah untuk pengendapan alami. Lubang-lubang tersebut mungkin tidak dilapisi atau dipisahkan dari tanah dan air tanah dengan batu atau penghalang beton. Cesspool tidak memberikan perawatan yang memadai, dan di banyak tempat digantikan oleh sistem perawatan yang lebih efektif.
• Sistem berbasis kontainer mengumpulkan dan menyimpan air limbah di lokasi dan mengharuskan limbah tersebut diangkut ke tempat lain untuk diolah. Sistem ini sebagian besar ditemukan di daerah dengan infrastruktur terbatas dan termasuk jamban, yang perlu dikosongkan setelah penuh, dan toilet ember, yang dikosongkan setiap hari. Pengolahan limbah yang dikumpulkan dari opsi berbasis wadah dapat berkisar dari proses pengolahan konvensional, praktik pemulihan sumber daya baru, atau tanpa pengolahan sama sekali.
• Tiriskan bidang mempromosikan peluang untuk pengolahan tambahan limbah oleh mikroorganisme di tanah, kerikil atau bahan lain sebelum dibuang ke tanah atau air permukaan.

Video di bawah dari The Nature Conservancy Long Island memberikan penjelasan yang lebih rinci tentang sistem septic dan tangki septik.

Sistem septik konvensional dan tangki septik tidak dirancang untuk menghilangkan nutrisi atau kontaminan lain dari limbah, yang dapat menimbulkan ancaman berbahaya bagi lingkungan laut di wilayah pesisir. Teknologi baru-baru ini dikembangkan untuk mengatasi penghilangan unsur hara dalam sistem desentralisasi, tetapi solusi baru ini belum diterapkan secara luas karena kurangnya regulasi global tentang unsur hara dalam limbah cair. Meningkatkan sistem desentralisasi untuk memasukkan pengurangan nutrisi yang ditingkatkan telah menunjukkan efisiensi biaya yang lebih besar daripada membangun fasilitas pengolahan air limbah skala besar yang baru. Kebocoran dan malfungsi yang diabaikan dalam sistem ini menghasilkan polusi sumber nonpoint, yang sering kali tidak terdeteksi. Bahkan ketika sumber polusi dilacak, ada sedikit konsekuensi untuk ketidakpatuhan, meninggalkan sedikit kesempatan untuk penegakan.

Infrastruktur seringkali terkendala oleh topografi wilayah. Daerah terapung, dataran banjir, tanah kedap air, dan zona pesisir dapat menyulitkan penerapan banyak sistem. Lihat studi kasus dari Danau Tonle Sap, Kamboja dan Danau Indawgyi, Myanmar mendeskripsikan pengembangan dan implementasi Handypods oleh Wetlands Work.

Melepaskan

Pembuangan dari pipa pembuangan. Foto © pixabay

Setelah pengolahan baik dari sistem terpusat atau desentralisasi, limbah yang diolah dibuang langsung ke badan air terdekat atau ke tanah. Jenis pengolahan yang diterapkan pada air limbah dan lokasi pembuangan mempengaruhi sejauh mana limbah cair mencemari laut. Pipa pembuangan membuang limbah cair langsung ke sungai dan laut. Tiriskan ladang, tanah, lahan basah, dan vegetasi memperlambat perkolasi limbah ke air tanah, yang membantu menghilangkan polutan. Hal ini telah mengarah pada pengembangan teknik reduksi nutrisi yang canggih dan solusi berbasis alam untuk memperlambat aliran limbah. NS studi kasus dari Santiago di Republik Dominika menunjukkan keberhasilan besar dalam menggunakan lahan basah yang dibangun untuk mengurangi polutan organik yang dibuang ke DAS.

Membuang air limbah yang tidak diolah secara memadai meningkatkan risiko berbahaya bagi manusia, hewan, dan ekosistem. Relatif mudah untuk menentukan apakah pabrik pengolahan skala besar pesisir membuang limbah mentah atau limbah mentah langsung ke laut. Lebih sulit untuk dideteksi adalah pelindian dari sistem penahanan yang lebih kecil dan pembuangan air tanah. Lihat studi kasus dari Dar es Salaam, Tanzania, Afrika Timur untuk memerangi masalah isi jamban yang dibuang ke lingkungan.