Limbah cair dapat berasal dari berbagai sumber, antara lain:
1. Air limbah yang bersumber dari rumah tangga yaitu air limbah yang berasal dari pemukiman dan aktifitas penduduk. Air limbah biasanya berupa air bekas cucian dapur, air bekas mandi, tinja, air seni, dan umumnya terdiri dari bahan-bahan organik.
2. Air limbah yang bersumber dari industri yaitu air limbah yang berasal dari berbagai jenis industri. Zat-zat yang terkandung didalamnya sangat bervariasi sesuai dengan bahan baku yang dipakai oleh masing-masing industri, antara lain nitrogen, sulfida, amoniak, lemak, garam-garam, zat pewarna, mineral, logam berat, zat pelarut, dan sebagainya. Karena banyaknya bahan kimia yang terkandung didalamnya maka proses pengolahannya menjadi lebih rumit.
3. Air limbah kotapraja yaitu air buangan yang berasal dari daerah perkantoran, perdagangan, hotel, restoran, tempat-tempat umum, tempat ibadah, dan sebagainya. Pada umumnya zat-zat yang terkandung dalam jenis air limbah ini sama dengan air limbah rumah tangga.
Beberapa cara sederhana pengolahan air buangan antara lain:
1. Pengenceran atau Dilution
Air limbah diencerkan sampai tahap konsentrasi yang cukup rendah kemudian dibuang ke badan-badan air. Pertambahan penduduk yang tinggi diikuti meningkatnya aktifitas manusia menyebabkan jumlah air limbah semakin banyak. Akibatnya air yang digunakan untuk pengenceran semakin banyak pula. Karena itu, cara pengenceran tidak lagi dapat dipertahankan. Disamping itu, pengenceran menyebabkan efek samping lain. Bahaya kontaminasi terhadap badan-badan air masih tetap ada, kemudian terjadi pengendapan yang akhirnya menimbulkan pendangkalan terhadap badan-badan air, seperti selokan, sungai, kali, waduk danau, dan sebagainya. Pendangkalan dapat menyebabkan kapasitas badan air semakin berkurang untuk menampung air hujan yang turun sehingga dapat menimbulkan banjir.
Gambar . Pengenceran
2. Kolam Oksidasi atau Oxidation Ponds
Pada dasarnya kolam oksidasi adalah proses memanfaatkan sinar matahari, ganggang, bakteri dan oksigen untuk pembersih alamiah. Air limbah dialirkan ke dalam kolam besar berbentuk segi empat dengan kedalaman berkisar 1-2 meter. Dinding dan dasar kolam tidak perlu diberi lapisan apapun. Lokasi kolam harus jauh dari daerah pemukiman dan di daerah yang terbuka sehingga memungkinkan sirkulasi angin dengan baik. Cara kerja kolam oksidasi sebagai berikut:
a) Empat faktor yang berperan dalam proses kolam oksidasi adalah sinar matahari, ganggang, bakteri, dan oksigen. Ganggang dalam air limbah dengan bantuan butir khlorophyl (hijau daun) dan sinar matahari melakukan proses fotosintesis sehingga tumbuh dengan subur.
b) Setelah proses fotosintesis terbentuk karbohidrat dan oksigen dari H2O dan CO2. Kemudian oksigen ini digunakan oleh bakteri aerobik untuk melakukan dekomposisi zat-zat organik yang terdapat dalam air buangan.
c) Dekomposisi zat organik akan menurunkan nilai BOD dari air limbah tersebut sehingga relatif aman bila akan dibuang ke dalam badan-badan air seperti selokan, kali, sungai, danau, waduk dan sebagainya.
Gambar . Kolam Oksidasi
3. Irigasi
Air limbah dialirkan ke dalam parit terbuka kemudian air tersebut merembes masuk ke dalam tanah melalui dasar dan dinding parit tersebut. Pada kondisi tertentu, air buangan tersebut dapat digunakan untuk mengairi ladang pertanian atau perkebunan. Air buangan tersebut dapat berasal dari air limbah rumah tangga, perusahaan susu sapi, rumah potong hewan, dan lain-lainnya di mana kandungan zat-zat organik dan protein cukup tinggi yang diperlukan oleh tumbuhan.
Gambar. Irigasi
Rata-rata industri membuang 85-95% air limbah dari jumlah air yang dipergunakan dalam proses produksi (Sugiharto,1987). Volume air limbah yang tidak diolah tersebut dibuang ke sungai atau laut sehingga menyebabkan pencemaran, dapat merusak tatanan ekosistem yang ada, dan menimbulkan penyakit.
Karakteristik air limbah perlu diketahui karena hal ini akan menentukan cara pengolahan yang tepat sehingga tidak mencemari lingkungan hidup. Pengolahan air limbah dapat digolongkan menjadi tiga yaitu pengolahan secara fisika, kimia, biologi. Ketiga proses tersebut tidak selalu berjalan sendiri¬-sendiri tetapi kadang-kadang harus dilaksanakan secara kombinasi antara satu dengan yang lainnya. Ketiga proses tersebut yaitu (Daryanto, 1995):
1. Karakteristik fisik
Tingkat kekotoran air limbah ditentukan oleh sifat fisik yang mudah terlihat. Sifat fisik yang penting adalah kandungan zat padat yang berdampak pada estetika, kejernihan, bau, warna dan temperatur. Beberapa komposisi air limbah akan hilang apabila dilakukan pemanasan secara lambat. Jumlah total endapan terdiri dari benda-benda yang mengendap, terlarut, dan tercampur. Untuk melakukan pemeriksaan dapat dilakukan dengan memisahkan air limbah agar dapat terlihat besar-kecilnya partikel yang terkandung di dalamnya.
Sifat-sifat fisik yang umum diuji pada limbah cair adalah :
• Nilai pH atau keasaman alkalinitas
• Suhu
• Warna, bau dan rasa
• Jumlah padatan
• Nilai BOD dan COD
• Pencemaran mikroorganisme patogen
• Kandungan minyak
• Kandungan logam berat
• Kandungan bahan radioaktif
Chemical oxygen Demand (COD) atau kebutuhan oksigen kimia (KOK) merupakan jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi zat- zat organik yang ada dalam sampel air atau banyaknya oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi zat- zat organik menjadi CO2 dan H2O. Pada reaksi ini hampir semua zat yaitu sekitar 85% dapat teroksidasi menjadi CO2 dan H2O dalam suasana asam, sedangkan penguraian secara biologi (BOD) tidak semua zat organik dapat diuraikan oleh bakteri. Angka COD merupakan ukuran bagi pencemaran air oleh zat- zat organik yang secara alamiah dapat dioksidasikan melalui proses mikrobiologis, dan mengakibatkan berkurangnya oksigen terlarut didalam air .
Pada analisa COD dari suatu air limbah menghasilkan nilai COD selalu lebih tinggi dari nilai BOD . Perbedaan antara kedua nilai disebabkan banyak faktor antara lain:
a. Bahan kimia yang tahan terhadap oksidasi biokimia tetapi tidak tahan terhadap oksidasi kimia seperti lignin.
b. Bahan kimia yang dapat dioksidasi secara kimia dan peka terhadap oksidasi biokimia tetapi tidak dalam uji BOD seperti selulosa, lemak berantai panjang atau sel- sel mikroba. Adanya bahan toksik dalam limbah yang akan mengganggu uji BOD tetapi tidak uji COD.
c. Angka BOD adalah jumlah komponen organik biodegradable dalam air buangan, sedangkan tes COD menentukan total organik yang dapat teroksidasi, tetapi tidak dapat membedakan komponen biodegradable/ nonbiodegradable.
d. Beberapa substansi anorganik seperti sulfat dan tiosulfat, nitrit dan besi yang tidak akan terukur dalam tes BOD akan teroksidasi oleh kalium dikromat, membuat nilai COD anorganik yang menyebabkan kesalahan dalam penetapan komposisi organik dalam laboratorium.
e. Hasil COD tidak tergantung pada aklimasi bakteri sedangkan tes BOD sangat dipengaruhi aklimasi bakteri. Aklimasi adalah perubahan adaptif yang terjadi pada bakteri dalam kondisi yang terkendali.
2. Karakteristik kimiawi
Kandungan bahan kimia yang ada di dalam air limbah dapat mempengaruhi fungsi lingkungan. Bahan organik terlarut dapat mengurangi bahkan menghabiskan oksigen dalam limbah dan menimbulkan rasa dan bau yang tidak sedap pada penyediaan air bersih. Pengolahan secara kimia adalah proses pengolahan yang menggunakan bahan kimia untuk mengurangi konsentrasi zat pencemar dalam air limbah. Proses ini menggunakan reaksi kimia untuk mengubah air limbah yang berbahaya menjadi kurang berbahaya. Proses yang termasuk dalam pengolahan secara kimia adalah netralisasi, presipitasi, khlorinasi, koagulasi dan flokulasi. Pengolahan air buangan secara kimia biasanya dilakukan untuk menghilangkan partikel-partikel yang tidak mudah mengendap atau koloid, logam-logam berat, senyawa phospor dan zat organik beracun, dengan membubuhkan bahan kimia tertentu yang diperlukan. Pengolahan secara kimia dapat memperoleh efisiensi yang tinggi akan tetapi membutuhkan biaya yang tidak sedikit (Tjokrokusumo, 1995).
3. Karakteristik bakteriologis
Pengolahan secara biologi dipandang sebagai pengolahan yang paling murah dan efisien. Dalam beberapa dasawarsa telah berkembang berbagai metode pengolahan biologi dengan segala modifikasinya.
Pemeriksaan biologis di dalam limbah cair untuk mengetahui apakah ada bakteri-bakteri patogen dalam limbah cair. Apabila terdapat bakteri pathogen, maka sebelum limbah cair dibuang ke perairan harus dilakukan pengolahan tertentu agar bakteri-bakteri tersebut mati dan tidak menimbulkan bahaya bagi makhluk hidup. Semua polutan air yang biodegradable dapat diolah secara biologis. Pengolahan secara biologis adalah pengolahan yang paling murah dan efisien. Dalam beberapa dasawarsa telah dikembangkan berbagai metoda pengolahan biologis dengan segala modifikasinya (Tjokrokusumo, 1995).
Pengolahan air limbah secara biologis, bertujuan untuk menghilangkan bahan anorganik, organik, fosfat dan amoniak dengan bantuan mikroorganisme. Penggunaan saringan atau filter dikenal sebagai pengolahan fisik, namun bisa digunakan untuk pengolahan biologi. Pada penggunaan sistem saringan anaerobik, media filter ditempatkan dalam suatu bak atau tangki dan air limbah yang akan disaring dialirkan dari arah bawah ke atas (Laksmi dan Rahayu, 1993).
Ditinjau dari segi lingkungan dimana berlangsung proses penguraian secara biologi, proses ini dapat dibedakan menjadi dua jenis:
1. Proses aerob, yang berlangsung dengan adanya oksigen;
2. Proses anaerob, yang berlangsung tanpa adanya oksigen.
Apabila BOD air buangan tidak melebihi 400 mg/l, proses aerob masih dapat dianggap lebih ekonomis dari anaerob. Pada BOD lebih tinggi dari 4000 mg/l, proses anaerob menjadi lebih ekonomis.
Pengolahan limbah dengan cara biologis dapat dilakukan dengan dua cara , yaitu; (1) Aerobic treatment dan (2) Anaerobic treatment . Kedua metode ini mempunyai proses yang berbeda, karena proses aerobic membutuhkan oksigen dalam prosesnya, sedangkan proses anerobic harus memimumkan oksigen, agar proses perombokan limbah dapat berlangsung secara sempurna.
Pengolahan dengan system aerob dapat dilakukan dengan berbagai cara tergantung pada poses penyediaan oksigen, penyediaan lahan dan situasi dan kondisi lingkungan, antara lain lumpur aktif, nitrifikasi, lagon ersi, proses digestin reobik kolam oksidsi, saringan tetes, dan saringan kasar. Proses dengan cara aerobic biasanya digunakan untuk limbah dengan konsentrasi rendah biochemical oxygen demand (BOD) < 2000 mg/l. Proses anaerobic hanya menghasilkan BOD dengan konversi 10 s/d 40 % dari kondisi awal dan untuk itu proses aerob diperlukan membantu melanjutkan proses penguraian.
