Vermifiltration as a Natural, Sustainable and Green
Technology for Environmental Remediation:
a New Paradigm for Wastewater Treatment Process
Oleh:
Yeni Saro Manalu
25320006
TL-6152 Rekayasa Air Berkelanjutan
PROGRAM MAGISTER TEKNIK LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2021
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Pendahuluan
Pengertian
Story dari Negara-negara yang Telah Menggunakan
Vermifiltrasi
Bahan dan Cost
Proses Vermifiltrasi
Hasil
Kesimpulan
Referensi




Air limbah dihasilkan dari berbagai sumber, seperti rumah tangga, pengolahan makanan
industri, peternakan dan lain-lain. Tingginya volume air limbah yang dihasilkan dari
sumber-sumber ini telah memastikan bahwa pengolahan air limbah diperlukan untuk
mengurangi dampak air limbah pembuangan di lingkungan dan bisa dimanfaatkan
kembali, misalnya: minum, irigasi, rekreasi atau penggunaan air untuk industri (Hughes
et al., 2006).
Untuk memenuhi pedoman pembuangan yang tepat, ada kebutuhan konstan untuk
pengembangan biaya sistem pengolahan air limbah yang efektif dan ramah lingkungan.
Vermifiltrasi dan vermicomposting adalah metode alami pengelolaan sampah organik
yang mengandalkan penggunaan cacing (Bajsa et al., 2004).
Vermifiltrasi pertama kali diadvokasi oleh para peneliti di Universitas Chile pada tahun
1992 sebagai teknologi berkelanjutan berbiaya rendah yang cocok untuk pengolahan
limbah desentralisasi di daerah pedesaan. Vermifilters menawarkan kinerja pengolahan
yang serupa dengan sistem pengolahan air limbah desentralisasi konvensional, tetapi
dengan potensi kapasitas pemrosesan hidrolik yang lebih tinggi (Meiyan Xing et al.,
2010)



Vermifiltrasi (vermi-digester atau lumbrifilter) adalah sistem
pengolahan
air
limbah
aerobik,
terdiri
dari
reaktor
biologis mengandung media yang menyaring bahan organik dari air
limbah. Media juga menyediakan habitat bagi aerobik bakteri
dan pengomposan cacing tanah yang memurnikan air limbah dengan
menghilangkan patogen dan kebutuhan oksigen. Influent yang masuk
ke media filter dengan cara penyiraman.
Vermifilters paling sering digunakan untuk pengolahan limbah dan
untuk agro-pengolahan air limbah industri. (C. Furlong et al., 2014)
Vermifilters dapat digunakan untuk primer, sekunder dan tersier
pengolahan limbah, termasuk black water dan grey water.





Toilet rumah tangga, dengan kombinasi vermifiltrasi primer dan infiltrasi limbah langsung ke dalam
tanah di bawahnya dan telah diuji oleh Bear Valley Ventures dan Konsultan Pengembangan
Infrastruktur Primove di pedesaan India. Tidak seperti jamban konvensional, ditemukan bahwa hampir
tidak ada penumpukan kotoran selama periode satu tahun. Pada limbah cair, terjadi penurunan
sebesar 99% fecal coliforms. Kepuasan pengguna tinggi, terutama didorong oleh kurangnya bau. (C.
Furlong et al., 2014 dan C. Furlong et al., 2016). Sistem ini sekarang dipasarkan secara komersial di
India, di mana lebih dari 2000 toilet dan sistem perawatan ini telah dijual dan dipasang pada Mei
2017.
Toilet vermifiltrasi juga sedang dipromosikan oleh Oxfam sebagai kebersihan solusi di kamp
pengungsian, daerah kumuh dan pinggiran kota daerah di Afrika, misalnya di Liberia. (Wakato et al.,
2016)
Sistem toilet vermifilter di bawah tanah langsung dipasarkan di Ghana dan negara-negara Afrika
lainnya oleh Proyek Bantuan Berkelanjutan Ghana (GSAP) dengan dukungan dari Providence College di
AS dan Universitas Ghana.
Biofilcom adalah sebuah perusahaan yang aktif di Ghana yang memasarkan proses tersebut dengan
nama "Biofil Digester".
Di Australia dan Selandia Baru, ada banyak pemasok yang menawarkan sistem vermifilter untuk
pengolahan grey water dan / atau black water domestik, dengan pembuangan limbah olahan primer
ke ladang pelindian di bawah permukaan. Contohnya termasuk Wormfarm, Zenplumb, Naturalflow,
SWWSNZ, dan Autoflow.
a. Desain
 Penampang vermifilter yang dibuat dalam tong
berbahan plastik atau beton ukuran ± 31 x 31 x 48 cm
 Limbah juga bisa mengalir begitu saja dengan
gravitasi.
 Ventilasi
harus
cukup
untuk
memastikan aerobik lingkungan untuk cacing dan
mikroorganisme, sekaligus juga menghambat
masuknya yang tidak diinginkan seperti lalat
 Suhu didalam reaktor perlu dijaga dalam kisaran
yang sesuai untuk spesies cacing kompos yang
digunakan
b. Bahan
Lapisan filter dari yang paling atas sampai lapisan
paling bawah terdiri dari Vermikompos dengan
ketebalan 14 cm, Kuarsa padat 6 cm dan kerikil 10 cm
c. Desain Lain
 Reaktor Vermifilter mungkin memiliki tiga bagian filter
yang berbeda: a organik filter sebagai lapisan atas yang
menyediakan habitat bagi cacing tanah; anorganik atau
filter lembam - merupakan lapisan kerikil dan lapisan
pasir; dan lapisan drainase atau ekualiser (bah dimana
limbah yang telah diolah dibuang dan / atau disirkulasi
ulang ke atas reaktor). Media filter dapat digantung di
atas wadah dalam keranjang. Sebagai alternatif, media
filter organik dapat berada pada lapisan drainase kerikil
kasar atau koil drainase plastik yang tembus air.
 Sintetis geotekstil kain kadang-kadang digunakan untuk
menahan media filter pada tempatnya di atas lapisan
drainase.
 Untuk tetap aerobik, ventilasi yang memadai harus
disediakan, bersama dengan saluran keluar untuk
pembuangan limbah cair.
d. Pengoperasian
 Cara kerja Vermifilters adalah air limbah menetes dengan penyiraman ke permukaan lapisan atas pada
vermicomposting, tetapi dengan tambahan cacing tanah untuk meningkatkan efisiensi pengobatan.Vermifilters
menyediakan lingkungan aerobik dan substrat basah yang memfasilitasi pertumbuhan mikroorganisme sebagai
biofilm. Mikroorganisme melakukan degradasi biokimia dari bahan organik yang ada di air limbah.
 Cacing tanah mengatur biomassa dan aktivitas mikroba dengan secara langsung atau / dan tidak langsung pada
mikroorganisme. (Jiang, L et l., 2016) Biofilm dan bahan organik dikonsumsi oleh pengomposan cacing tanah
kemudian dicerna menjadi coran inert biologis (humus). (Liu, J et al., 2012) Vermicast dimasukkan ke dalam media
substrat, perlahan meningkatkan volumenya. Bila sudah menumpuk, maka bisa dilepas dan diaplikasikan ke tanah
untuk memperbaiki kesuburan dan struktur tanah.
 Ada mikroorganisme heterotrofik dan autotrofik. Mikroorganisme heterotrofik penting dalam pengoksidasi karbon
(dekomposisi), sedangkan mikroorganisme autotrofik penting dalam nitrifikasi.
 Akibat reaksi oksidasi, biodegradasi dan stimulasi mikroba oleh aksi enzimatik, dekomposisi bahan organik dan
kerusakan patogen terjadi di vermifilter. Dalam sebuah studi dimana air limbah kota diolah dalam vermifilter.
 Penyaringan air limbah dapat dilakukan dengan tahapan proses berulang kali untuk mendapatkan air yang lebih baik
lagi.
 Air limbah dari hasil filter dapat dimanfaatkan kembali untuk kebutuhan sehari-hari seperti diaplikasikan ke tanah
untuk memperbaiki kesuburan dan struktur tanah.
e. Biaya
No. Uraian Kegiatan, bahan
dan Alat Vermifiltasi
Kebutuhan
Satuan
Harga
Satuan
Jumlah
1.
Tong Ukuran 150 Liter
1
PCS
Rp. 110.000
Rp. 110.000
2.
Pipa 22 mm
20
Meter
Rp. 13.350
Rp. 267.000
3.
Bahan Filter:
Vermicompost
50
Kg
Rp. 7.000
Rp. 350.000
Kuarsa Padat
211
Kg
Rp.5.000
Rp. 1.055.000
Kerikil
39
Kg
Rp. 5.000
Rp. 195.000
e. Biaya
No.
Uraian Kegiatan, bahan dan
Alat Vermifiltasi
Kebutuhan
Satuan
Harga
Satuan
Jumlah
4.
Pompa
1
Unit
Rp. 450.000
Rp. 450.000
5.
Tangki Air 1000 L
1
Unit
Rp. 1.017.600
Rp. 1.017.600
6.
Penggunaan Listrik
Sebulan
Watt
Rp. 2.500
Rp. 50.000
7.
Cacing
1
Kg
Rp. 30.000
Rp. 30.000
8.
Pekerja untuk Instalasi
1
Orang
Rp. 250.000
Rp. 250.0000
TOTAL
Rp. 3.774.600,-
a. Perbandingan vermifiltrasi dengan pengolahan air limbah
biologis lainnya
1
2
•Selama vermifiltrasi, tidak ada pembentukan lumpur di reaktor yang membutuhkan pengeluaran tambahan untuk
TPA
•Sistem vermifiltrasi mudah dioperasikan jika dibandingkan dengan konvensional metode pengolahan lumpur aktif.
3
•Penghilangan total nitrogen dan fosfor total dilaporkan 10% lebih tinggi pada vermifilter dibandingkan dengan
sistem lumpur aktif; ada juga tiga kali lebih banyak NH Penghapusan 4-N di vermifilters (Li et al., 2009).
4
•Vermifiltrasi mengatasi keterbatasan aerasi dan penyumbatan yang terjadi seperti constructed wetland systems
and reed beds. Chiarawatchai dkk. (2009)
b. Faktor kunci dalam proses vermifiltrasi
 Lingkungan bersifat aerobik, semakin lama air limbah tetap berada di dalam filter, semakin besar BOD5 dan efisiensi
penghilangan COD akan tetapi dengan mengorbankan pemuatan hidrolik. Air limbah membutuhkan waktu kontak
yang cukup dengan biofilm untuk memungkinkan terjadinya adsorpsi, transformasi, dan pengurangan kontaminan.
(Siegrist, R.L., 1987)
 Laju pemuatan hidraulik merupakan parameter desain penting, yang terdiri dari volume air limbah yang dapat diolah
secara wajar oleh vermifilter dalam waktu tertentu. Untuk sistem tertentu, tingkat pembebanan hidrolik yang lebih
tinggi akan menyebabkan waktu retensi hidrolik untuk mengurangi dan karena itu mengurangi tingkat pengobatan.
Laju pemuatan hidraulik dapat bergantung pada parameter seperti struktur, kualitas limbah dan kerapatan kemasan
filter, bersama dengan metode aplikasi limbah. (Sinha R.K et al., 2008)
 Dalam K. Krishnasamy dkk. sistem vermifiltrasi, lapisan tebal limbah yang tidak diolah ini dapat menyebabkan
pengolahan yang buruk terhadap air limbah yang masuk, karena lapisan tebal biasanya memiliki konduktivitas dan
kemampuan hidrolik yang rendah untuk menyerap dan mengubah kontaminan yang masuk. Dalam banyak kasus,
lapisan tebal ini akan membuat kondisi anaerobik dalam sistem, membunuh cacing yang menyebarkan oksigen
melalui tubuh dan menyebabkan tidak berfungsinya proses remediasi dengan baik.
c. Waktu Retensi Hidrolik (RTH)
Waktu tinggal hidrolik (HRT) adalah waktu rata-rata yang dibutuhkan oleh air limbah masuk dalam
bak atau tangki aerasi.
volume sedang X Volume profil tanah (m3)
Waktu Retensi Hidrolik (h) =Porositas
m3
Laju aliran air limbah melalui media vermifilter ( )
h
d. Hydraulic Loading Rate (HLR)
Tingkat Pemuatan Hidrolik (HLR) didefinisikan sebagai tingkat di mana air limbah masuk ke dalam sistem
vermifiltrasi. HLR tergantung pada beberapa faktor seperti struktur, kerapatan curah dan limbah.
Volumetric flow of the wastewater (m3)
Hydraulic Loading Rate (h) =Area of the profile (m2)
X Time taken by the wastewater to flow through profile (h)
 Nilai waktu retensi hidraulik umum dalam sistem vermifiltrasi berkisar dari 1 hingga 3 jam.
Tingkat pemuatan hidrolik biasanya bervariasi antara 0,2 m3 m−2 hari−1, 3,0
m3 m−2 hari−1 atau 10-20 g L.−1. (Lourenço, N., Nunes, L.M .,2017)
 HRT optimal dari sistem vermifiltrasi dapat ditentukan berdasarkan konsentrasi pencemar
organik dalam air limbah. Sistem menghilangkan beban BOD tinggi 10.000–1.000.000
mg/L dari air limbah industri pengolahan makanan dalam waktu 4–10 jam HRT (Sinha
dkk., 2008).
 HRT yang paling tepat untuk penghilangan BOD, COD, TDSS dan kekeruhan air limbah
brewery dengan 500 cacing ditemukan antara 3-4 jam (Sinha et al., 2008)
 Cacing dapat mengurangi beban BOD kecil dari limbah (200-400 mg/L) dalam waktu 3040 menit dan air limbah BOD tinggi dalam 1-2 jam (Sinha et al.,2008). Namun, dalam
beberapa kasus, HRT optimal berkisar antara 6 hingga 9 jam untuk pembuangan kotoran
air limbah (Xing et al., 2005).
e. Cacing
 Tindakan cacing pada limbah menciptakan ruang udara melalui gerakan dan putaran substrat, menghasilkan kondisi
aerobik dalam humus, mempercepat dekomposisi biologis limbah (Loehr et al., 1985).
 Penggunaan cacing untuk menghasilkan humus membantu mengatasi penyumbatan dan pembentukan gumpalan dan
mengurangi padatan hingga 60%.
 Cacing endogenik membuat liang horizontal non-permanen ekstensif yang dapat meningkatkan pengolahan air limbah
dengan mendistribusikan limbah ke area yang lebih luas (Hawkins et al., 2008). Kategori ketiga adalah epigenic
spesies cacing seperti E. fetida dan E. Andrei, penting untuk biodegradasi padatan air limbah karena mereka
menyukai substrat kaya organik dibandingkan dengan spesies lain (Hughes et al., 2007). Karena mereka preferensi
untuk substrat kaya organik seperti pupuk kandang, spesies epigenik paling sering digunakan untuk menginokulasi
sistem dan memastikan bahwa filter humus yang sesuai diproduksi (Klein et al., 2005).
 Kepadatan cacing yang optimal adalah salah satu parameter penting untuk berfungsinya sistem vermifiltrasi secara
efisien (Li et al., 2008). Diperkirakan bahwa relatif jumlah tinggi setidaknya 15.000–20.000 cacing/m3 dari sistem
vermifiltrasi harus digunakan (Sinha et al., 2008).
 Jika biomassa cacing terlalu rendah dalam sistem kascing, pembusukan bahan organik biasanya terletak sebagai tikar
tebal di permukaan (Edwards dan Bohlen, 1996).

Vermifilters menyediakan lingkungan aerobik dan substrat
basah yang memfasilitasi pertumbuhan mikroorganisme
sebagai a biofilm. Mikroorganisme melakukan degradasi
biokimia dari bahan organik yang ada di air limbah. Cacing
tanah mengatur biomassa dan aktivitas mikroba dengan
secara langsung atau / dan tidak langsung pada
mikroorganisme. Biofilm dan bahan organik dikonsumsi
oleh pengomposan cacing tanah kemudian dicerna menjadi
humus (coran inert biologis).
f. Air Limbah
 Grey water dan black water
 Syarat air limbah yang bisa diproses oleh vermifiltrasi
adalah tidak mempengaruhi kelangsungan hidup cacing
yang hidup didalam composting sehingga beberapa hal
ini harus diperhatikan seperti pH direntang 6,2 – 9,7,
oksigen terlarut dan suhu Normal.

Limbah biologis air limbah dengan nilai kebutuhan oksigen
(BOD5), kebutuhan oksigen kimia (COD), total padatan terlarut
dan terlarut (TDSS) dan kekeruhan menurun sebesar 98%,
70%, 95% dan 98%. (M. M. Manyuchi et al., 2013).






Jenis Effluen yang cocok diolah adalah berasal dari limbah domestik (grey water
dan black water) atau air dari pertanian, industri pengolahan makanan seperti
tahu dan tempe dan peternakan.
Penggunaan kembali dari hasil pengolahan air limbah bisa dimanfaatkan untuk
minum, irigasi, rekreasi atau penggunaan air industri (Hughes et al., 2006)
Limbah biologis air limbah kebutuhan oksigen (BOD5), kebutuhan oksigen
kimia (COD), total padatan terlarut dan terlarut (TDSS) dan kekeruhan menurun
sebesar 98%, 70%, 95% dan 98%. (M. M. Manyuchi et al., 2013).
Kesehatan cacing perlu diperhatikan dengan cara memperhatikan suhu, oksigen
terlalrut dan pH.
Spesies cacing tanah dapat mempengaruhi hasil yang berbeda pada hasil
pengolahan air limbah.
Kekurangan vermifiltrasi adalah bau yang dihasilkan















Bajsa, O., Nair, J., Mathew, K., and Ho, G.E. (2004) ‘Vermiculture as a tool for domestic wastewater management’, Water Science and Technology, Vol. 48, pp.125–132.
Chiarawatchai, N., Nuengjamnong, C., Rachdawong, P. and Otterpohl, R. (2009) ‘Potential study of using earthworms as an enhancement to treat high strength wastewater’, The Thai Journal of
Veterinary Medicine, Vol. 37, pp.25–32
C. Furlong, M.R. Templeton, W.T. Gibson. Pemrosesan feses manusia dengan vermifiltrasi basah untuk meningkatkan sanitasi di tempat, Jurnal Air, Sanitasi dan Kebersihan untuk Pembangunan 4 (2):
231, Juni 2014
Furlong, C .; Gibson, W.T .; Oak, A .; Thakar, G .; Kodgire, M .; Patankar, R. (April 2016). "Evaluasi teknis dan pengguna dari sistem sanitasi di tempat berbasis worm di pedesaan India". Garis
air. 35 (2): 148–162. doi:10.3362/1756-3488.2016.013.
Hughes, R., Ho, G. and Mathew, K. (2006) ‘Conventional small and decentralised wastewater systems’, in Ujang, M.H.Z. (Ed.): Municipal Wastewater Management in Developing Countries: Principles
and Engineering, IWA Publishing, London.
Jiang, L., Liu, Y., Hu, X., Zeng, G., Wang, H., Zhou, L., Tan, X., Huang, B., Liu, S., Liu, S., 2016. Penggunaan ecofilter mikroba-cacing tanah untuk pengolahan air limbah dengan perhatian khusus pada
faktor-faktor yang mempengaruhi kinerja: Tinjauan. Bioresour. Technol. 200, 999–1007
Liu, J., Lu, Z., Yang, J., Xing, M., Yu, F., Guo, M., 2012. Pengaruh cacing tanah pada kinerja dan komunitas mikroba dari proses pengolahan lumpur berlebih di vermifilter. Bioresour. Technol. 117,
214–21
Li, Y-S., Xiao, Y-Q., Qiu, J-P., Dai, Y-Q. and Robin, P. (2009) ‘Continuous village sewage treatment by vermifiltration and activated sludge process’, Water Science and Technology, Vol. 60, pp.3001–
3010.
Lourenço, N., Nunes, L.M. (2017) Optimalisasi proses vermifiltrasi untuk mengolah air limbah perkotaan. Volume 100, Maret 2017, Halaman 138–146
Otis, R.J., 2001. Desain Batas: Sebuah Strategi untuk Desain dan Rehabilitasi Sistem Resapan Air Limbah Bawah Permukaan. Prosedur Pengolahan Air Limbah di Tempat: Prosiding Simposium Nasional
Kesembilan tentang Sistem Limbah Individu dan Komunitas Kecil. ASAE. St. Joseph MI. hal 245-260.
Meiyan Xing, Xiaowei Li dan Jian Yang. Kinerja pengolahan vermifilter skala kecil untuk air limbah domestik dan hubungannya dengan pertumbuhan cacing tanah, reproduksi dan aktivitas enzimatik,
Jurnal Bioteknologi Afrika, November 2010
M. M. Manyuchi, L. Kadzungura, and S. Boka. (2013). ermifiltration of Sewage Wastewater for Potential Use in Irrigation Purposes Using Eisenia fetida Earthworms , University of Johannesburg World
Academy of Science, Engineering and Technolog : https://www.researchgate.net/publication/256452259
Siegrist, R.L., 1987. Penyumbatan Tanah Selama Resapan Air Limbah Bawah Permukaan yang Dipengaruhi oleh Komposisi Efluen dan Laju Pemuatan. J. Lingkungan. Kual. 16 (2): 181-187.
Sinha, R.K., Bharambe, G., Chaudhari, U., 2008. Pengolahan limbah dengan vermifiltrasi dengan pengolahan sinkron lumpur oleh cacing tanah: teknologi berkelanjutan berbiaya rendah dibandingkan
sistem konvensional dengan potensi desentralisasi. Lingkungan 28, 409–420.
Watako, David; Mougabe, Koslengar; Heath, Thomas (April 2016). "Toilet cacing harimau: pelajaran yang didapat dari membangun toilet vermikompos rumah tangga di Liberia". Garis air. 35 (2): 136–
147. doi:10.3362/1756-3488.2016.012.