Belajar › Unit pengolahan

Filter anaerobik

Rujukan buku: Buku 3, Bab 8

Coba di simulasi →

Apa fungsinya

Filter anaerobik (anaerobic filter, AF) adalah bak berisi media padat, misalnya batu pecah atau sarang tawon plastik, yang dialiri air limbah dari bawah ke atas. Bakteri anaerobik tumbuh menempel di permukaan media sebagai lapisan tipis (biofilm). Saat air melewati rongga media, bahan organik terlarut yang lolos dari ABR atau tangki septik diuraikan oleh biofilm itu.

Filter anaerobik berperan sebagai tahap pemoles pada rangkaian anaerobik. Aplikasi memakai penyisihan BOD 70 persen dan TSS 60 persen terhadap air yang masuk ke filter, ditambah minyak dan lemak 20 persen dan fecal coliform 0,5 log. Seperti unit anaerobik lain, filter ini tidak menurunkan amoniak.

Cara kerja

Bak dibagi menjadi beberapa kompartemen seri. Di tiap kompartemen terdapat tiga lapis ruang:

• Ruang bawah (sekitar 0,40 m), tempat air dibagi merata dan lumpur terkumpul.
• Lapisan media yang ditopang pelat berlubang atau rangka beton.
• Ruang atas (sekitar 0,30 m) di atas media, tempat air dikumpulkan sebelum ke kompartemen berikutnya.

Biofilm membuat bakteri tetap tinggal di reaktor walaupun air terus mengalir. Karena itu filter anaerobik mampu mengolah air yang sudah encer. Media yang luas permukaannya besar menampung lebih banyak bakteri. Rongga media yang terlalu kecil cepat tersumbat oleh padatan dan biofilm yang menebal.

Rumus dan cara menghitung

Tinggi air ditentukan dari susunan lapis:

H = tinggi media + ruang bawah + ruang atas = 1,20 + 0,40 + 0,30 = 1,90 m (nilai baku)

Volume dihitung dengan tiga cara, dan yang terbesar menjadi kriteria penentu:

(1) V_HRT = Q_jam x HRT_min
(2) V_COD = Beban_COD / L_COD,maks
(3) V_naik = N x (Qp,jam / v_naik,maks) x H
V_perlu = maksimum (V_HRT, V_COD, V_naik)
A_komp = V_perlu / (N x H)

• HRT_min = waktu tinggal minimum, baku 12 jam
• L_COD,maks = beban COD maksimum terhadap volume media, baku 4,0 kg/m3/hari
• v_naik,maks = kecepatan naik maksimum, baku 2,0 m/jam
• N = jumlah kompartemen, baku 2
• Q_jam, Qp,jam = debit rata-rata dan debit puncak (m3/jam)

Lebar perlu = A_komp / (0,8 x H). Bila melebihi 3,50 m, dibuat beberapa modul paralel. Sesudah ukuran dibulatkan:

V_media = luas dasar total x tinggi media
HRT_rongga = (V_media x porositas + (V_terpasang - V_media)) / Q_jam
L_COD = Beban_COD / V_media
luas lekat = V_media x luas spesifik media

• porositas media baku 0,35; luas spesifik media baku 100 m2/m3

Waktu tinggal rongga adalah waktu yang benar-benar dialami air di sela media. Nilainya jauh lebih kecil daripada waktu tinggal volume total. Aplikasi memeriksa waktu tinggal terhadap volume total, dan menampilkan waktu tinggal rongga sebagai informasi. Kehilangan tinggi tekan = 0,05 m per kompartemen + 0,10 m. Jagaan baku 0,40 m.

Penyisihan lain bersifat tetap: minyak dan lemak 20 persen (konsentrasi keluar = masuk x 0,80), fecal coliform 0,5 log (jumlah keluar = masuk x 10^-0,5, kira-kira 0,32 kali), dan amoniak 0 persen. Nitrogen di dalam filter anaerobik tetap sebagai amoniak karena tidak ada oksigen untuk mengubahnya; lihat amoniak dan nitrifikasi.

Kriteria perancangan

Kalau muncul PERIKSA:

• Waktu tinggal di bawah 12 jam: naikkan waktu tinggal minimum. Volume dan jumlah media ikut bertambah.
• Kecepatan naik terlampaui: tambah lebar maksimum atau jumlah modul.
• Beban COD terlampaui: air masuk terlalu pekat. Periksa unit sebelumnya, atau tambah tinggi media.
• Tinggi media di luar rentang: media kurang dari 0,80 m memberi kontak terlalu singkat; lebih dari 1,50 m sulit dibersihkan dan menambah kedalaman galian. Lihat tinggi media.

Pemeliharaan dan pengoperasian

Seperti ABR, filter anaerobik memerlukan beberapa bulan untuk membentuk biofilm. Amati beda muka air antar kompartemen: bila beda itu terus naik, media mulai tersumbat. Kuras lumpur di ruang bawah melalui pipa kuras secara berkala. Bila media sudah tersumbat, bilas balik dengan air atau angkat dan cuci sebagian media, tanpa membersihkan semua biofilm sekaligus.

Studi kasus: filter anaerobik Griya Asri

Langkah hitungan dari aplikasi:

1. Tinggi air = 1,20 + 0,40 + 0,30 = 1,90 m.
2. Dari waktu tinggal: 6,25 x 12 = 75,00 m3. Dari beban COD: 5,38 m3. Dari kecepatan naik: 29,69 m3.
3. Kriteria penentu: waktu tinggal. Volume 75,00 m3, luas satu kompartemen 75,00 / (2 x 1,90) = 19,74 m2.
4. Lebar perlu 19,74 / (0,8 x 1,90) = 12,99 m, sehingga dibuat 4 modul. Tiap kompartemen 1,55 m x 3,25 m.
5. Ukuran satu modul 3,25 m x 3,25 m x 2,30 m (2 kompartemen + sekat 0,12 m; tinggi air 1,90 m + jagaan 0,40 m). Volume terpasang 76,57 m3.
6. Volume media = 40,30 m2 x 1,20 m = 48,36 m3, dengan luas lekat 4.836 m2.
7. Waktu tinggal rongga = 7,22 jam (porositas 0,35).

Hasil pemeriksaan:

Air keluar: BOD 21,5 mg/L dan TSS 13,7 mg/L. Minyak dan lemak turun dari 3,7 menjadi 2,9 mg/L (penyisihan 20 persen), fecal coliform turun 0,5 log, dan amoniak tetap 40 mg/L. Mutu akhir R1 sesudah unit hilir adalah BOD 20,4 mg/L, COD 40,9 mg/L, dan TSS 13,0 mg/L, semuanya di bawah baku mutu (30, 100, dan 30 mg/L). Minyak dan lemak 2,9 mg/L serta fecal coliform 316 MPN/100 mL juga memenuhi, tetapi amoniak 40 mg/L melampaui 10 mg/L: R1 gagal di parameter ini, dan itu pelajaran tentang batas proses anaerobik, bukan kegagalan aplikasi. Kehilangan tinggi tekan 0,20 m.

Pada rangkaian R2 (septik-af), ukuran filter sama persis karena waktu tinggal tetap menjadi penentu. Bedanya, air masuk ber-BOD 220 mg/L sehingga beban COD media naik menjadi 1,36 kg/m3/hari (masih di bawah batas 4,0) dan BOD keluar 66,0 mg/L. Minyak dan lemak keluar 3,6 mg/L dari 4,5 mg/L masuk. Bandingkan dengan tangki septik.

Hubungan dengan baku mutu 11/2025

Filter anaerobik membantu menurunkan BOD (70 persen), COD yang mengikuti BOD, dan TSS (60 persen), serta sedikit minyak dan lemak (20 persen) dan fecal coliform (0,5 log). Filter ini tidak menurunkan amoniak, yang baku mutunya 10 mg/L pada tingkat lebih dari 50 m3/hari. Bila baku mutu amoniak harus dipenuhi, filter anaerobik tidak cukup: rangkaian perlu unit nitrifikasi seperti biofilter aerob atau lumpur aktif. Filter anaerobik juga bukan pengganti unit pemisah minyak yang diwajibkan Pasal 8, dan desinfeksi tetap diperlukan untuk mencapai batas fecal coliform.

Latihan

Soal 1 (mudah). Filter studi kasus memiliki volume media 48,36 m3, volume terpasang 76,57 m3, porositas media 0,35, dan debit rata-rata 6,25 m3/jam. Hitung waktu tinggal rongga.

Jawaban: volume rongga media = 48,36 x 0,35 = 16,93 m3. Ruang di luar media = 76,57 - 48,36 = 28,21 m3. Waktu tinggal rongga = (16,93 + 28,21) / 6,25 = 7,22 jam.

Soal 2 (sedang). Tinggi media diturunkan dari 1,20 m menjadi 1,00 m (ruang bawah 0,40 m dan ruang atas 0,30 m tetap). Hitung tinggi air, dan luas satu kompartemen yang dibutuhkan bila volume perlu 75,00 m3 (waktu tinggal penentu) dengan 2 kompartemen. Apakah luas bertambah atau berkurang?

Jawaban: tinggi air = 1,00 + 0,40 + 0,30 = 1,70 m. Luas satu kompartemen = 75,00 / (2 x 1,70) = 22,06 m2, lebih besar daripada 19,74 m2 pada media 1,20 m. Media yang lebih rendah berarti luas lahan lebih besar untuk volume yang sama.

Soal 3 (menantang). Pada R2, air masuk filter ber-COD 440 mg/L dan debit rata-rata 150,0 m3/hari. Hitung beban COD terhadap volume media (48,36 m3), bandingkan dengan batas 4,0 kg/m3/hari, dan hitung BOD, minyak (masuk 4,5 mg/L), serta amoniak (masuk 40 mg/L) keluar filter bila BOD masuk 220 mg/L.

Jawaban: beban COD = 440 x 150,0 / 1000 = 66,0 kg/hari; dibagi 48,36 m3 menjadi 1,36 kg/m3/hari, jauh di bawah 4,0 (OK). BOD keluar = 220 x (1 - 0,70) = 66,0 mg/L. Minyak keluar = 4,5 x (1 - 0,20) = 3,6 mg/L. Amoniak tetap 40 mg/L, tidak turun.

Rujukan

• Sasse, L. (1998). DEWATS: Decentralised Wastewater Treatment in Developing Countries.
• Buku 3, Bab 8 (seri Menggambar Teknik untuk Teknik Lingkungan).
• Metcalf & Eddy, Wastewater Engineering: Treatment and Resource Recovery.
• Permen LH/BPLH Nomor 11 Tahun 2025 tentang Baku Mutu Air Limbah dan Standar Teknologi Pengolahan Air Limbah untuk Air Limbah Domestik.

Foto dan gambar dari sumber terbuka

Foto dan gambar dari sumber terbuka

Foto dari sumber terbuka; hak cipta tetap pada pembuatnya sesuai lisensi.