Pasokan Air Minum:
Sumber utama pasokan air minum di kota-kota adalah sungai, danau, dan sungai. Air dari sumber tersebut dimurnikan atau dibuat bebas polutan dan bebas kuman sebelum dialirkan untuk minum dan keperluan rumah tangga lainnya.
Untuk membuat air baku bersih dan bebas polutan, tiga langkah berikut diikuti:
(i) Sedimentasi
(ii) Filtrasi
(iii) Klorinasi
(i) Sedimentasi:
Dalam proses ini, tawas, aluminium sulfat atau besi sulfat dicampur dengan air mentah yang diambil dari danau atau sungai ke dalam tangki pencampur yang membentuk flokulan seperti agar-agar dengan zat terlarut dan tersuspensi. Air yang dicampur dengan flokulan dibiarkan mengalir ke tangki flokulasi di mana flokulan bersama dengan partikel tanah tersuspensi, bahan asing lainnya, dan mikroba mengendap di bagian bawah.
(ii) Filtrasi:
Setelah pengendapan flokulan, air bersih dibiarkan melewati jenis filter khusus untuk menghilangkan mikroorganisme darinya. Untuk tujuan ini, air dibiarkan meresap ke bawah melalui beberapa lapisan pasir dan kerikil yang ditumpangkan secara bergantian.
(iii) Klorinasi:
Air setelah proses Alterasi dikenai perlakuan klorin. Dalam proses ini gas klorin dialirkan melalui air yang merupakan oksidan kuat yang menyebabkan degradasi zat organik dengan cepat dan pada saat yang sama membunuh bakteri yang tersisa. Air yang diperoleh kemudian dipasok ke publik untuk minum dan keperluan rumah tangga lainnya.
Pembuangan Limbah:
Pengolahan limbah bertujuan terutama untuk menghilangkan limbah padat dan degradasi serta konversinya menjadi zat anorganik sederhana melalui aktivitas mikroba.
Metode berikut digunakan untuk pembuangan limbah:
- Lubang perendaman
- Tangki septik
- Pabrik pembuangan limbah kota.
- Lubang perendaman:
Dalam proses ini digunakan tangki bawah tanah berlubang besar yang terbuat dari beton dan semen (Gbr. 13.6). Limbah dibuang ke tangki melalui pipa. Air limbah dari tangki keluar melalui lubang dan meresap ke dalam tanah. Limbah padat diuraikan oleh mikroorganisme di dalam tangki.
- Tangki septik:
Dalam metode ini limbah dari rumah dibuang ke septic tank bawah tanah melalui pipa. Fraksi padat limbah mengendap di dasar tangki septik dan fraksi mengalir keluar ke pipa distribusi yang dipasang di bagian atas tangki dan akhirnya dialirkan ke lapangan (Gbr. 13.7). Fraksi padat limbah yang terkumpul di bagian bawah diurai dengan cepat oleh mikroba.
- Pabrik pembuangan limbah kota:
Pengolahan dan pembuangan limbah di kota-kota besar melibatkan tiga langkah berikut:
(i) Perlakuan primer:
Untuk pengolahan primer, limbah dialirkan ke tangki terbuka besar melalui pipa. Fraksi padat limbah mengendap di bagian bawah tangki yang dialirkan melalui sistem pipa ke tangki digester aerobik dan terurai. Fraksi berair limbah dari tangki pengendapan primer dialirkan ke tangki pengendapan sekunder dan dicampur dengan aluminium sulfat atau besi sulfat yang membentuk flokulan seperti agar-agar. Flokula bersama mikroorganisme dan partikel padat tersuspensi mengendap di dasar tangki berupa lumpur yang kemudian dialirkan melalui pipa ke dalam tangki digester aerobik. (Gambar 13.8).
(ii) Perlakuan sekunder:
Fraksi encer dari limbah yang mengandung bakteri dan mikroba lain serta limbah organik terlarut dikumpulkan ke dalam tangki pengendapan sekunder dan aliran udara di bawah tekanan dilewatkan melalui fraksi untuk mendorong dekomposisi mikroba dari limbah organik terlarut. Setelah beberapa saat fraksi dilewatkan melalui saringan pasir untuk menghilangkan mikroba. Air bersih kemudian dibiarkan mengalir ke sungai dan lautan
Limbah padat dan lumpur yang dibawa ke tangki digester diserang dan diurai oleh bakteri aerob. Pembusukan limbah menghasilkan pembentukan gas NH 3 , metana, hidrogen sulfida yang dikumpulkan untuk berbagai keperluan industri.
(iii) Perawatan tersier:
Kota-kota menghadapi kelangkaan air yang akut, air jernih yang diperoleh setelah pengolahan sekunder dikenai klorinasi dan setelah pengujian yang tepat yang disuplai untuk keperluan rumah tangga. Menurut perkiraan Central Pollution Control Board, total produksi limbah dari daerah perkotaan di India adalah sekitar 30.000 miliar liter per hari pada tahun 1997 dan total fasilitas pengolahan limbah saat ini hampir tidak cukup untuk 10 persen dari total produksi air limbah.
Meskipun fasilitas drainase dan saluran air limbah kini telah meningkat di daerah perkotaan, fasilitas yang ada tidak cukup untuk pembuangan air limbah secara total. Program pengolahan air limbah tidak sepenuhnya berhasil karena pemeliharaan yang buruk, desain instalasi pengolahan yang tidak tepat dan pendekatan yang tidak teknis dan tidak terampil. Rencana pengolahan limbah di bawah Rencana Aksi Ganga antara tahun 1980 dan 1990 gagal total karena alasan yang disebutkan di atas. Karena fasilitas pengolahan limbah dan air limbah yang buruk, sebagian besar polutan masuk ke air tanah, sungai, dan badan air lainnya.
Di beberapa kantong di India, penduduk desa masih bergantung pada air minum di penampungan air alami dan menghadapi banyak masalah seperti di bawah ini:
- Air minum sarat dengan polutan.
- Air mengandung patogen kolera, tifus, dan sejumlah penyakit kulit.
- Di beberapa tempat, air sangat asin dan mengandung fluorida atau elemen beracun lainnya.
Di beberapa daerah perkotaan pun, pasokan air minum murni menjadi masalah besar. Menurut perkiraan Bank Dunia (1998), sekitar 60 persen kematian di daerah perkotaan disebabkan oleh penyakit yang berhubungan dengan air seperti kolera, disentri, gastroenteritis, hepatitis, dll.
Eutrofikasi:
Tekanan manusia yang terus meningkat terhadap badan air karena pertumbuhan demografis, teknologi modern, dan pertanian telah menyebabkan beberapa masalah pencemaran air. Salah satu masalah yang paling parah dan paling umum adalah karena pengayaan air oleh nutrisi tanaman yang mengarah pada pertumbuhan biologis dan menjadikan air tidak layak untuk penggunaan yang beragam.
Nutrisi tambahan dalam bentuk senyawa nitrogen dan fosfor dari pupuk, limbah, deterjen dan kotoran hewan meningkatkan laju pertumbuhan tanaman air dan ganggang. Pertumbuhan alga dan tanaman air lainnya yang berlebihan karena penambahan nutrisi disebut eutrofikasi. Ini menghasilkan produktivitas biologis yang tinggi pada tanaman air tertentu, yang diwujudkan dalam bentuk mekar.
Hal ini membuat air kekurangan oksigen akibat degradasi bahan organik di badan air yang berdampak buruk bagi organisme lain. Ganggang dan tanaman air yang lebih besar dapat mengganggu penggunaan air dengan menyumbat pipa pemasukan air, mengubah rasa dan bau air, serta menyebabkan penumpukan bahan organik di dasar. Saat bahan organik ini membusuk, tingkat oksigen berkurang; akhirnya ikan dan beberapa spesies air lainnya bisa mati.
Weber (1907) saat mempelajari rawa gambut Jerman Utara memperhatikan bahwa lapisan atas mengandung lebih banyak nutrisi di lapisan atas danau dibandingkan dengan yang lebih rendah. Ia menggunakan istilah eutrofik (kaya nutrisi) dan oligotrofik (miskin nutrisi) untuk membedakan kedua lapisan tersebut. Penggunaan istilah ini dalam limnologi pertama kali dilakukan oleh Naumann (1919).
Menurut konsep eutrofikasi saat ini:
(i) Pengayaan air dengan nutrisi tanaman meningkatkan pertumbuhan fitoplankton tetapi tidak dianggap sebagai satu-satunya kriteria eutrofikasi karena kondisi lain seperti cahaya, suhu dan faktor pertumbuhan lainnya juga dapat membatasi pertumbuhan.
(ii) Trofi air (tingkat pasokan bahan organik per satuan luas per satuan waktu) tidak dapat disamakan dengan tingkat nutrisi dan tidak dapat ditentukan oleh kepadatan alga dan biomassa karena juga memasukkan produksi (Findenegg, 1955).
(iii) Kriteria yang paling dapat diandalkan untuk eutrofikasi adalah peningkatan produktivitas fitoplankton .
(iv) Juga disarankan bahwa istilah eutrofikasi harus diterapkan hanya untuk produksi autotrofik sedangkan untuk danau alotropik di mana pasokan utama bahan organik dengan cara lain istilah danau distrofi harus digunakan.
Proses Eutrofikasi:
Eutrofikasi adalah fenomena alam yang dipercepat dengan meningkatnya pasokan nutrisi melalui aktivitas manusia. Meskipun proses eutrofikasi dilakukan segera setelah danau terbentuk tetapi laju masuknya unsur hara secara alami cukup lambat (yaitu eutrofikasi alami).
Ketika danau berasal, mereka berada dalam keadaan oligotrofik dan mereka hanya memiliki jumlah nutrisi yang terbatas dan tidak mencukupi untuk menghasilkan pertumbuhan ganggang yang signifikan. Satu-satunya sumber unsur hara adalah air limpasan alami, jatuhnya bagian tanaman kering dari tumbuh-tumbuhan di sekitarnya, curah hujan dan dekomposisi produksi biologis setelah kematian. Proses eutrofikasi dimulai ketika nutrisi dari luar mulai masuk ke dalam danau. Ketika alga mati dan membusuk, nutrisi yang terkunci di dalam tubuh mereka tersedia untuk pertumbuhan alga segar.
Selama setiap siklus, nutrisi meningkat secara progresif di danau dan setelah beberapa saat, siklus nutrisi tidak menjaga keseimbangan antara penambahan dan dekomposisi sehingga bahan organik yang terus meningkat di danau akhirnya terendapkan di dasar.
Hal ini menyebabkan terbentuknya rawa-rawa, rawa-rawa dan akhirnya badan air menghilang. Inilah sebabnya mengapa proses eutrofikasi disebut sebagai penuaan danau. Dengan demikian terbukti bahwa dengan kemajuan eutrofikasi semakin banyak nutrisi ditambahkan ke badan air dan akhirnya siklus nutrisi tidak dapat mempertahankan keseimbangan antara penambahan dan dekomposisi.
Kecepatan eutrofikasi tergantung pada tingkat pasokan nutrisi serta beberapa faktor lain seperti iklim dll. Umumnya, kecepatan eutrofikasi tinggi di iklim panas yang mendorong pemanfaatan nutrisi dan pertumbuhan alga dibandingkan dengan kecepatan di iklim dingin dan sedang. . Laju kation eutrofikasi melambat seiring waktu karena berkurangnya penetrasi cahaya seperti garam yang meningkatkan kekeruhan dan penurunan produksi primer.
Efek Eutrofikasi:
Ketika ada penyimpangan dari keseimbangan antara fotosintesis (P) dan respirasi (R) itu mengindikasikan polusi. Pada kesetimbangan (P = R) tidak terjadi perubahan komposisi kimia dan biologi air; kondisi yang ditemukan di air yang tidak tercemar, tanpa pasokan nutrisi dari luar. Ketika fotosintesis melebihi aktivitas respirasi itu menunjukkan eutrofikasi badan air. Hal ini ditandai dengan peningkatan ganggang secara progresif yang menyebabkan kelebihan muatan organik.
Di danau yang dalam produksi eksklusif di permukaan danau (P >> R) diimbangi oleh kondisi saprofit di dasar (R >> P) ketika respirasi melebihi fotosintesis, O 2 terlarut menjadi habis memaksa reduksi beberapa bahan kimia teroksidasi seperti NO 3 – , SO 4 -2 dan CO 2 menjadi N 2 , NH 4 + , H 2 S dan CH 4 yang menghasilkan bau kotor dan berbahaya bagi beberapa spesies perairan. Poole dkk. (1978) telah melaporkan 11 mg per liter sebagai konsentrasi mematikan 50% (LC 50) untuk H 2 S untuk beberapa organisme akuatik.
Eutrofikasi menyebabkan banyak perubahan fisik dan kimia di perairan yang menyebabkan perubahan flora dan fauna. Banyak spesies yang diinginkan termasuk ikan digantikan oleh yang tidak diinginkan. Terjadi suksesi alga dan alga hijau biru menjadi dominan, banyak di antaranya seperti Microcystis, Anabaena, Oscillatoria menghasilkan mekar. Ganggang seperti Chlorella, Scenedesmus juga dapat membentuk mekar. Spirogyra, Cladophora, Zygnema dan banyak alga hijau berfilamen lainnya dapat membentuk tikar mengambang di permukaan air. Mekar alga dan tikar tebal ini mengurangi intensitas cahaya di bawah permukaan.
Eutrofikasi menyebabkan perubahan karakteristik sedimen dasar. Akumulasi bahan organik mempengaruhi komunitas bentik. Mekar alga mempengaruhi nilai rekreasi badan air. Kematian dan pembusukan ganggang menghasilkan bau busuk dan rasa dalam air. Buih ganggang memeriksa penetrasi oksigen ke dalam air dan dapat membunuh ikan dan organisme lain. Pada tahap awal pertumbuhan alga, oksigen yang dihasilkan cukup tetapi ketika alga mati, air menjadi kekurangan O 2 karena produksi oksigen berkurang dan konsumsi meningkat akibat dekomposisi alga mati oleh bakteri aerob. Turunnya kadar O 2 terlarut dalam air dapat menjadi penyebab kematian ikan dan organisme air lainnya.
Mekar alga menyebabkan perubahan warna air. Efek keseluruhan dari eutrofikasi membuat air menjadi tidak layak untuk konsumsi manusia dan berbagai keperluan lainnya. Selain itu, biaya pengolahan air juga membengkak.
Kualitas air:
Evaluasi kualitas air dilakukan terhadap beberapa parameter seperti alkalinitas, oksigen terlarut. Permintaan oksigen biokimia (5 hari), jumlah bakteri koliform, warna, kekerasan, bau, pH, salinitas, suhu, total padatan, kekeruhan, garam-klorida, fluondes, nitrat, fosfat dan sulfat, adanya elemen jejak seperti Al, As , Ba, Cd, Cr, Fe, Pb, Mn, Hg, Se Ag Sn Zn dan B, pestisida dan radioaktivitas. Di antara atribut ini, jumlah oksigen terlarut, kebutuhan oksigen biokimia dan jumlah total coliform merupakan indikator kualitas air yang baik.
Ini dibahas secara singkat di sini seperti di bawah ini:
Oksigen terlarut:
Ini adalah ukuran kemampuan air untuk mendukung kehidupan akuatik yang seimbang. Jumlah oksigen terlarut yang cukup dalam badan air menyebabkan degradasi mikroba limbah organik dengan cepat. Oksidasi biokimia amonia menjadi nitrat dalam air alami membutuhkan oksigen terlarut. Jumlah oksigen terlarut yang tidak mencukupi dalam air berdampak buruk pada dekomposisi mikroba dan metana dilepaskan sebagai pengganti CO 2 , amina yang berbau busuk dihasilkan dari nitrogen alih – alih NO 3 dan NH 3 dan gas H 2 S yang berbau busuk terbentuk dari belerang alih – alih SO 2 .
Permintaan Oksigen Biologis atau Biokimia (BOD):
Indeks pencemaran air yang paling umum adalah permintaan oksigen biokimia (BOD) yang mengacu pada jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh bakteri untuk menguraikan limbah organik secara aerobik menjadi CO 2 dan air. Tes BOD biasanya mengukur jumlah oksigen yang digunakan dalam lima hari pertama dekomposisi mikroba aerobik dalam volume limbah tertentu pada suhu 20°C. Ini juga disebut BOD 5 .
Jadi 100 ppm BOD berarti 100 mg oksigen dikonsumsi oleh satu liter sampel uji selama 5 hari pada suhu 20°C. Limbah domestik umumnya memiliki BOD5 sekitar 200 miligram oksigen per liter dan untuk limbah industri BOD mungkin sekitar seribu mg per liter. BOD 0,17 pound atau 77 gram juga disebut setara populasi, kira-kira sama dengan persyaratan untuk limbah domestik dengan konsentrasi satu persen.
Kapasitas instalasi pengolahan limbah umumnya diukur dalam hal ekuivalen populasi per hari. Pencemaran air oleh limbah adalah penyebab utama penyakit yang ditularkan melalui air misalnya, kolera, tifus, demam paratifoid, disentri dan hepatitis infektif.
Jumlah coliform total. BOD memberikan ukuran kasar kualitas air. Itu tidak secara akurat menunjukkan risiko penyakit. Untuk itu diperlukan parameter yang lebih spesifik. Salah satu parameter yang paling umum adalah jumlah bakteri usus coliform terutama Escherichia coli dalam feses per satuan volume air. Meskipun bakteri koliform tidak berbahaya, keberadaannya dalam jumlah besar menunjukkan bahwa kuman patogen mungkin ada dalam sampel.
Kualitas air sungai dipantau di 480 stasiun di bawah program yang berbeda seperti MINARS (Pemantauan Sumber Daya Perairan Nasional India), GEMS (Sistem Pemantauan Lingkungan Global), dan GAP (Rencana Aksi Ganga). Jumlah stasiun di bawah program MINARS yang dimulai pada tahun 1979 meningkat secara bertahap dan saat ini jumlah stasiun adalah 260 stasiun.
Sejumlah parameter fisik, kimia, biologi dan bakteriologi sedang dipertimbangkan dalam program untuk menentukan kualitas air tetapi yang penting adalah DO, BOD dan TC (Total coliform counts).
Berbagai kategori air dalam menanggapi kualitas dan kegunaannya masing-masing adalah sebagai berikut:
Kelas A—Sumber air minum tanpa bakteri konvensional dalam air.
Oksigen terlarut lebih dari 5 mg/liter, TC kurang dari 50/100 ml.
Kelas B— Air untuk mandi, berenang, dan rekreasi, DO > 4 mg/liter dan TC < 500/100 ml.
Kelas C— Sumber air minum setelah pengolahan konvensional.
Kelas D— Air untuk satwa liar, perikanan dll. DO > 4 dan TC < 500/100 ml.
Kelas E— Air untuk irigasi, pendinginan industri, tidak memancing, berenang atau minum. D O. > 3mg/ban.
