Industri pertambangan menghasilkan dan membuang jutaan meter kubik air setiap harinya bersumber dari air permukan dan air tanah. Air ini akan menjadi permasalahan pencemaran air di dalam dan di sekitar daerah pertambangan apabilah tidak dikeloladenganbaik karena pH 2-6, tetapi air ini juga akan bermanfat apabilah mutunya memenuhi standar mutu air baku (pH 7-9).
Debit air permukaan yang masuk kedalam lubang bukaan tambang/danau dalam kegiatan pertambangan dapat dihitung dengan persamaan rasional berikut:
Q = 0,278 x C x I x A Dimana : Q = Debit rencana,(m3/det)
C = Koefisien material (Koeff. Limpasan) I = Intensitas hujan rencana, mm/jam A = Luas catchment area, ha
Perhitungan debit air tanah biasanya dilakukan pada kondisi pengontrolan air tanah yang sulit di atasi. Persamaan Thiem sering digunakan untuk menghitung debit air tanah yang dasar perhitungannya adalah pengurangan air dalam akuifer. Asumsi- asumsi yang terlibat dalam persamaan ini adalah bahwa aliran air bersifat steady, merata baik kearah horizontal maupun radial didalam akuifer, isotropis dan walaupun terjadi penyebaran air kearah horizontal, tetapi tidak mengurangi penetrasi terhadap sumur. Persamaan dibawah ini adalah persamaan Thiem.
1 2 K2 m (S - S ) C log 10 (R/r) Q
33 Dimana :
Variable Keterangan MEINZER DARCY Q Laju aliran gallon/menit ml/det K Permeabilitas Meinzer Darcy M Ketebalan penjenuhan rata-
rata dari akuifer yang diukur melalui 2 titik pengamatan
feet cm
R Jari-jari titik pengamatan yang jauh dari sumur
Dapat diukur dengan satuan sejenis karena hasilnya hanya merupakan perbandingan
R Jari-jari sumur atau titik pengamatan terdekat
C Konstanta 528 2,3
Viskositas centipoise centipoise S1 Penurunan air tanah pada titik
terdekat sumur pengamatan
feet Atm S2 Penurunan air tanah pada titik
terjauh sumur pengamatan
feet Atm
a. Volume waduk
Volume waduk bekas galian tambang sangat bervariasi tergantung dari volume lapisan tanah penutup, batuan penutup serta batubara atau mineral lainnya yang dibuka atau ditambang hingga pada batas akhir penambangan dan menghasilkan lubang bukaan yang terisi oleh air hujan atau air rembesan/airtanah sehingga lubang bukaan tersebut akan menjadi waduk atau danau. Volume waduk ditentukan oleh luas waduk beserta kedalaman air pada waduk tersebut.
34 Volume waduk = Luas waduk ((b’+ b)/2) x kedalaman air dalam waduk (h)
b. Curah Hujan
Curah hujan adalah jumlah air hujan yang jatuh pada satu satuan luas, dinyatakan dalam milimeter.Curah hujan yang diperlukan untuk penyusunan rancangan pemanfaatan air dan rancangan pengendalian banjir adalah curah hujan rata-rata di seluruh daerah yang bersangkutan, bukan curah hujan pada suatu titik tertentu.
Daerah Kalimantan Selatan termasuk daerah yang beriklim tropis, salah satu wilayah perusahan pertambangan mempunyaicurah hujan bulanan maksimum 634,7 mm pada bulan Maret tahun 2008 dan curah hujan bulanan minimum mencapai 114 mm pada bulan Juni tahun 2008.
Tabel 1 Curah Hujan Maksimal Daerah Tambang xyz Periode 2004 - 2008 BULAN TAHUN 2004 (mm) 2005 (mm) 2006 (mm) 2007 (mm) 2008 (mm) Januari 614 528 276,45 647,1 391,7 Februari 372,5 301 388,95 631,25 288,75 Maret 461,5 600,5 486 289,4 634,7 April 228 374 373,7 582,1 512 May 268 376,3 277,72 416,9 166,5 Juni 174 275 384,9 336,6 114 Juli 163 200,5 98,5 165,75 256 Agustus 7 63 105 206,27 188,5 September 81 126,5 122,5 95,1 131,8 Oktober 18 298 61,5 340,9 262,8 November 417 474,8 176,8 512,7 584,2 Desember 668,5 586,8 452,5 264,05 623,2 c. Evaporasi
Peristiwa air atau es menjadi uap dan naik ke udara disebut penguapan dan berlangsungtidak berbenti-henti dari permukaan air, permukaan tanah, padang rumput,persawahan, hutan dan lain-lain. Penguapan ini terjadi pada tiap keadaan suhu, sampaiudara di atas permukaan menjadi jenuh dengan uap. Tetapi kecepatan
35 dan jumlahpenguapan tergantung dari suhu, kelembaban, kecepatan angin dan tekanan atmosfir.
Evaporasi dihitung dengan Rumus empiris Penman (Suyono S: 1999):
E = 0,35(ea–ed)(1 + v/100)
Keterangan:
E = evaporasi (mm/hari).
ea= tekanan uap jenub pada suhu rata-rata harian (mm/Hg).
ed= tekanan uap sebenarnya (mm/Hg).
V = kecepatan angin pada ketingginan 2m di atas permukaan tanah (mile/hari). d. Transpirasi
Air dalam tanah juga dapat naik ke udara melalui tumbuh-tumbuhan. Peristiwa inidisebut transpirasi. Banyaknya berbeda-beda, tergantung dari kadar kelembabantanah dan jenis tumbuh-tumbuhan. Umumnya banyaknya transpirasi yang diperlukanuntuk menghasilkan 1 gram bahan kering disebut laju transpirasi dan dinyatakan dalamgram. Di daerah yang lembab, banyaknya adalah kira-kira 200 sampai 600 gram danuntuk daerah kering kira-kira dua kali lipat dari itu. Salah satu persamaan yang digunakan untuk menghitung transpirasi adalah Blaney-Crinddle (Suyono S: 1999) sebagai berikut:
t c . .(45, 7 813) 100 K = K x K 0, 0311 0, 240 t K P t U K t Dimana: U = tarnspirasi bulanan (mm)
t = suhu udara rata-rata bulanan (oC) Kc = Koefisien tanaman bulanan
36 e. Infiltrasi
Proses masuknya air hujan kedalam lapisan permukaan tanah dan turun ke permukaan airtanah disebut infiltrasi. Air yang menginfiltrasi itu pertama-tama diabsorsi untuk meningkatkan kelembaban tanah, selebihnya akan turun kepermukaan airtanah dan mengalir kesamping (Suyono S: 1999). Untuk penentuan kapasitas infiltrasi dapat digunakan cara menggunakan alat ukur infiltrasi dan cara dengan menggunakan analisa hidrograf.
f. Kualitas Air Tambang
Fenomena air asam tambang akan timbul apabila senyawa sulfide terutama pirit (FeS2) yang terdapat dalam batubara maupun pada lapisan tanah penutup, secara
langsung terdedah/terbuka oleh oksigen yang terdapat dalam air maupun udara (Barton, 1978).
2FeS2 + 2H2O → FeSO4 + 2H2SO4
2FeSO4 + 2H2SO4 +H2O → 2Fe2(SO4)3 + H2O
Fe2(SO4)3 +6H20 → 2Fe(OH)3 + 3H2SO4
FeS2 + 14Fe3+ + 8H2O → 15Fe2+ + 2SO42- + 16H+
Disamping reaksi tersebut diatas, diketahui pula bakteri Thiobasillus juga memegang peranan penting dalam oksidasi pirit. Reaksi kimia tersebut menunjukkan oksida pirit akan menghasilkan sulfat, Fe2+, dan ion H+ bebas yang akan menyebabkan pH air menjadi rendah serta kandungan besi dan sulfat akan menjadi tinggi dalam air tirisan tambang.
Semakin rendah pH air dapat menyebabkan berbagai senyawa dan logam dari batuan akan mudah terlarut. Terlarutnya senyawa dan unsur dari batuan selanjutnya akan menyebabkan kandungan padatan terlarut total (garam-garam terlarut) dalam air akan meningkat. Dengan demikian sifat kimia air akan meningkat. Karakteristik air asam tambang (Smith, 1974) umumnyamempunyai pH 2-6, sehingga tidak dapat dijadikan sebagi sumber air baku dan bahkan dapat mencemari lingkungan apabilah dialirkan ke sungai seperti tertera pada table 2.
37 Tabel 2. Karakteristik Limbah Air Asam Tambang
No. Parameter Angka Kisaran
1 2 3 4 5 6 7 pH Fe2+ (ppm) Fe3++ (ppm) SO42-(ppm) HCO3 (ppm) Ca2+ (ppm) Al3+ (ppm) 2,0-6.0 10-2000 0-100 100-2000 0-200 10-1000 0-150
Baku mutu limbah kegiatan penambangan batubara menurut Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No. 113 Tahun 2003 seperti pada table 3 berikut:
Tabel 3. Baku mutu limbah Kegiatan penambangan batubara* Parameter Satuan Kadar Maksimum
pH 6-9
Residu tersuspensi mg/l 400 Besi (Fe) total mg/l 7 Mangan (Mn) total mg/l 4
*Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No. 113 Tahun 2003
4.1. Water Demand Pada Daerah Sekitar Tambang
Kebutuhan airbaku setiap harinya disekitar daerah pertambangan per orang (Birdie G.S: 1990) seperti pada table 4 dalamliters per capita daily (LPCD)
Tabel 4. Kebutuhan Air (LPCD)*
No. Purpose Volume (LPCD)
1 Kebutuhan Rumah Tangga 135 2 Industri (tambang/sawit) 40 3 Fasilitas umum (tempat ibadah/sekolah) 2.5
4 Pemadam Kebakaran 15
5 Kebocoran (kehilangan) 55
Total 270
*Sumber: Birdie G.S
tetapi menurut WHO merekomendasikan kebutuhan air perharinyaserperti pada table 5.
38 Perhitung kebutuhan air, apabilah didasarkan atas pelayanan dengan menggunakan Hidran Umum (HU) dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
a. Hitung Kebutuhan Air Dengan Formula : Q = P x q
Qmd = Q x fmd
Tabel 5. Kebutuhan air per hari rekomendasi WHO*
No Purpose WHO’s recommendation liter/person/day
1 Drinking/Cooking 15
2 Bathing/Personal Washing 60
3 Utensiles Washing 15
4 Cloth Washing, Washing 20
5 House Washing 10
6 Flushing/Refuse disposal Washing 60
7 Garden 10
8 Wastage 20
Total (litres) 210
*Sumber: Birdie G.S
Dengan pengertian:
Qmd = kebutuhan air (liter/hari)
q = kebutuhan air perorang perhari (Liter / orang /hari) P = jumlah jiwa yang akan dilayani sesuai dengan tahun
perencanaan (jiwa)
fmd = faktor maksimum (1,05 – 1,15) b. Hitung Kebutuhan Total Air Dengan Formula :
Qt = Qmd x 100/80 Dengan pengertian:
39 4.2. Prinsip Pengolahan Air Asam Tambang
Pengolahan air asam tambang bertujuan untuk menurunkan kadar polutan yang terdapat didalam air asam tambang, terutama parameter-parameter pH, BOD dan COD. Secara umum pengolahan air limbah dapat dilakukan dengan cara :
a. Pengolahan cara Fisika
b. Pengolahan cara Kimia
c. Pengolahan cara Biologi
Sistim apa yang dipilih tergantung dari karakteristik air asam tambang maupun lahan yang tersedia untuk pengolahan air asam tambang.
a. Pengolahan cara Fisika
Adalah merupakan cara Pengolahan air limbah dengan cara seperti pengendapan (tanpa penambahan bahan kimia ), penyaringan dan pengadukan, dll.
b. Pengolahan cara kimia
Adalah merupakan cara pengolahan dengan cara menambahkan bahan-bahan kimia kedalam air limbah, antara lain meliputi, netralisasi, koagulasi dan lain-lain.
c. Pengolahan cara biologi
Adalah cara pengolahan dengan cara memecah bahan-bahan organik biodegradable yang terdapat didalam air limbah untuk diubah menjadi senyawa- senyawa lain yang stabil sehingga apabila dibuang ke lingkungan tidak menyebabkan pencemaran lingkungan. Cara yang umum dikenal dan banyak dipergunakan adalah dengan sistem lumpur aktif.
4.3. Analisis
a. Perhitungan Volume air netto
Studi kasus pada PT XYZ mempunyai salah satu lubang bukaan pasca tambang dengan dimensi lubang bukaan yang tidak dapat di timbun kembali, yaitu 309.5 m x 154,8 m x 20.1, dimana debit air yang masuk ke lubang bukaan tersebut dengan Intensitas curah hujan = 110,12 mm/jam, Luas daerah tangkapan hujan = 4,10 km2, Koefisien limpasan 0, 9, sehingga laju aliran air permukaan yang masuk (Qs) =
40 yang terbuka dan permeabilitas batuannya), sehingga total air yang masuk Qtot =
113,95 m3/det.
Air yang dapat tertampung pada kolam, jika tinggi muka air maksimum dalam kolam 17,5 m karena ada saluran pembuangan, maka V = 838 435,05m3 (Volume air netto) dan tinggi muka air minimum dalam kolam pada musim kemarau 15,3 m, maka V = 737032,18m3
a. Kualitas Air Tambang
Air asam tambang pada daerah PT xyz, sebelum dilakukan perlakuan khusus (pengolahan) masih belum memenuhi baku mutu limbah batubara yang ditetapkan berdasarkan Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No. 113 Tahun 2003, berikut adalah kualitas air tambang pada PT XYZ
Tabel 6 Kualitas Air Tambang PT XYZ No. Parameter Angka rata-rata
1 2 3 4 5 6 7 pH Fe2+ (ppm) Fe3++ (ppm) SO42-(ppm) HCO3 (ppm) Ca2+ (ppm) Al3+ (ppm) 2,78 900 80 140 10 500 75
b. Perhitungan Water Demand
Kebutuhan air total dihitung berdasarkan jumlah pemakai air yang telah diproyeksikan untuk 5 tahun – 10 tahun mendatang dan kebutuhan rata-rata setiap pemakai setelah ditambahkan 20% sebagai faktor kehilangan air (kebocoran).
Disekitar daerah pertambangan PT xyz Jumlah penduduknya, Kecamatan A yaitu 91401 jiwa dengan luas wilayah 575 km2 . kebutuhan air per orang 210 liter/hari dengan factor maksimum 1,15, Sehingga kebutuhan air total perhari 22.073.341,5 liter/hari (22.073,34 m3/hari). Jika diasumsikan ada faktor kebocoran atau pemakaian tidak efektif 20% (kehilangan 20%), maka kebutuhan air total perhari 27.591.676,9 liter/hari (27.591,7 m3/hari)
41 Berdasarkan table 7 bahwa daerah Kec. A disekitar tambang PT AKekurangan air bersih sebanyak 72,86% atau sekitar 20.103,3 m3/hari khususnya pada musim kemarau.
Tabel 7 Persentase Kekurangan Air Disekitar Tambang PT xyz
No Purpose WHO’s recommendation liter/person/day (a) Quantity available liter/person/day (b) % shortage c= ((a-b)/a) x100% 1 Drinking/Cooking 15 5.5 63.3 2 Bathing/Personal Washing 60 10.0 83.3 3 Utensiles Washing 15 5.0 66.6 4 Cloth Washing, Washing 20 7.5 62.5 5 House Washing 10 5.0 50.0 6 Flushing/Refuse disposal Washing 60 15.0 40.0 7 Garden 10 - 100 8 Wastage 20 7.0 65 Total 210 57 72,86
c. Treatment Effort Yang Diperlukan Dan Biayanya
Sistem Pengolahan yang digunakan, sistem pengolahan air asam tambang bermacarn - macam salah satu contohnya adalah dapat dilihat pada diagram alir berikut ini.
Gambar 2.Sistem Pengolahan 1) Equalisasi
Fungsi dari bak equalisasi adalah untuk menyeragamkan kualitas air limbah yang sifatnya fluktuatif, baik kandungan pollutannya maupun jumlah air asam
42 tambang, tergantung dari jenis proses dan jumlah produksinya.Dengan adanya bak equalisasi maka kualitas air asam tambang menjadi seragam ( homogen ) sehingga tidak akan mengganggu proses selanjutnya, terutama proses biologis.
2) Koagulasi
Salah satu cara yang paling sederhana untuk memisahkan polutan terutama partikel - partikel yang ukurannya besar, dan zat warna ciari air limbah adalah dengan koagulasi yaitu dengan menambahkan bahan -bahan kimia yang dikenal sebagai koagulant kedalamnya. Dengan ditambahkannya koagulantmaka partikel-partikel yang ukurannya kecil menjadi besar sehingga dapat dipisahkan.
3) Lumpur Aktif
Metode pengolahan air asam tambang dengan Lumpur aktif adalah salah satu metode Biologis, yaitu merupakancara pernisahan polutan-polutan terutama yang berupa bahan organik biodegradable.Metode ini sangat banyak digunakan oleh industri, dikarenakan relatif lebih mudah dan efisien.
Air limbah yang berasal dan proses koagulasi setelah dipisahkan lumpurnya dimasukkan ke bak lumpur aktif dan ditarnbahkan oksigen / udara dengan menggunakan blower atau aerator.Didalam proses lumpur aktif ini akan terjadi Lumpur yang merupakan massa dari microorganisme dan dapat dipisahkan dengan menggunakan bak pengendap atau clarifier.
4.4. Studi Kasus Proses Pengapuran
Untuk menaikkan pH air asam tambang dilakukan proses pengapuran, yaitu mencampurkan antara kapur tohor dengan air asam tambang, sehingga menyebabkan pH air tambang menjadi naik sampai pada batas baku mutu air yang dapat digunakan untuk kebutuhan sehari-hari. Berdasarkan pengujian laboratorium menggunakal alat jar test, didapakan hubungan antara kebutuhan kapur tohor dengan perubahan pH air asam tambang pada pengujian sample air asam tambang 500 ml dengan pH awal 2,78. Dapat dilihat pada gambar 1 berikut:
43 Gambar 2 Perubahan pH Air Asam Tambang dengan penambahan Kapur Tohor
pada sample 500 ml
Untuk aplikasi dilapangan kapur tohor dicairkan didalam tangki dengan campuran air asam tambang, diaduk menggunakan baling-baling, sehingga dengan penambahan kapur dengan pengadukan tersebut pH air akan menjadi naik. Berdasarkan pengujian lapagan untuk menetralkan air sebanyak 1 m3 dari pH 2.78 menjadi pH 7 diperlukan kapur tohor sebanyak 0,7 kg.
4.5. Biaya Operasional
Peralatan dirancang dengan sistem kontinyu dengan kapasitas 1.800 liter/jam. Peralatan dioperasikan selama 4 jam/hari sehingga dalam 7 (tujuh) hari mampu mengolah 50.400 liter. Dari hasil uji coba peralatan untuk mengolah air baku setempat diperoleh data, bahwa untuk setiap 1000 liter air baku diperlukan 0,7 kg kapur dan 15 gram tawas sehingga untuk mengolah 50400 liter (50,4 ton) air bersih, diperlukan 35,8 kg kapur dan 0,75 kg tawas. Jika harga kapur dipasaran saat ini Rp 500,00 per Kg dan tawas Rp 2.000,00 per Kg maka biaya pengolahan untuk mengolah 50.400 liter (50,4 ton) airbaku hanya Rp. 19.400 ditambah biaya listrik diperkirakan Rp. 3.000,00 .atau sekitar Rp. 444.4/m3
y = 0.0068x3 - 0.1315x2 + 0.8377x - 1.4429 R² = 0.9989 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 K a p u r T o h o r (g rm ) pH
44
5. KESIMPULAN
Dari uraian tersebut diatas air danau pertambangan untuk sumber air baku dapat digunakan setelah melalui proses pengolahan untuk menetralkan pH, Fe dan Mn. Biaya pengolahan air danau pertambangan ditentukan oleh besarnya debit, kualitas air limbah serta sistem yang dipergunakan didalam pengolahan, sehingga antara industri yang satu tidak sama besarnya dengan industri yang lainnya. Dengan biaya pengolahan sebesar Rp. Rp. 444.4/m3maka sebenamya industri mampu untuk melakukannya, tinggal bagaimana kesadaran dari masyarakat industri terhadap lingkungan.
6. DAFTAR PUSTAKA
Birdie G.S and Birdie J.S. 1990. Water supply and Sanitary Engineering, Dhanpat Rai and Sons., New Delhi.
Barton, B.A. 1997. Short term effect of higway construction on limnology of small streem in Southern Ontario. Elsavier Applied Science, London and New York. Suyono S dan Kensaku Takeda,1999. Hidrologi untuk Pengairan, PT Pradnya
Paramita, Jakarta.
Smith M.J. 1974. Acid production in mine drainage system in:Deju R.A. 1974. Extraction of mineral energy: Today Dilemmas. Ann Arbor Science Publisher Inc. Mich pg.99.
45