5.1 Pendahuluan
Aerasi merupakan upaya meningkatkan oksigen terlarut yang dapat dilakukan pada saat kondisi oksigen terlarut kristis dengan tujuan untuk mencegah terjadinya kematian ikan (Qoyyum et al. 2005). Endo et al. (2008) menyatakan bahwa apabila kondisi oksigen rendah dapat mempengaruhi aktifitas makan, konversi pakan, pertumbuhan dan kesehatan ikan budidaya. Oksigen merupakan factor kunci bagi kehidupan akuatik untuk proses respirasinya. Oksigen juga dimanfaatkan untuk proses dekomposisi bahan organik sehingga dapat menghasilkan senyawa yang tidak membahayakan biota akuatik.
Kandungan bahan organik dalam jumlah cukup dapat menyuburkan perairan, namun jika jumlahnya banyak dapat mencemari perairan, kadar oksigen terlarut menurun, kadar CO2 meningkat dan terjadi kekeruhan (Cahyono 2001). Salah satu
sumber bahan organik perairan Waduk Ir. H. Djuanda adalah limbah kegiatan budidaya ikan dalam KJA yang dapat berasal dari sisa pakan tidak tercerna, feses dan urin ikan. Adanya peningkatan bahan organik dapat menyebabkan penurunan oksigen terlarut karena sebagian oksigen akan digunakan untuk proses dekomposisi bahan organik.
Peningkatan bahan organik perlu diimbangi dengan produksi oksigen yang mencukupi. Bahan organik yang ada di perairan akan dirombak oleh mikrobia dan memerlukan oksigen. Penggunaan oksigen secara terus menerus untuk proses oksidasi ini menyebabkan terjadinya penurunan oksigen di perairan. Untuk itu diperlukan pasokan oksigen yang memadai secara terus menerus. Apabila produksi oksigen lebih kecil dibandingkan konsumsi oksigen maka akan menyebabkan terjadinya defisit oksigen.
Biochemical Oxygen Demand (BOD) adalah banyaknya oksigen yang diperlukan oleh mikroorganisme untuk mendekomposisi bahan organik. Nilai BOD dipengaruhi oleh suhu, pH, waktu inkubasi, kondisi osmotik, serta ketersediaan oksigen (Dhage et al. 2012). Nilai k (konstanta laju BOD) menunjukkan besarnya laju penguraian bahan organik oleh mikroorganisme aerob perairan (Astono et al. 2008). Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui laju dekomposisi bahan organik (k) pada perlakuan air karamba sebelum dan sesudah diaerasi selama 8 jam.
5.2 Bahan dan Metode
Penelitian dilakukan di lokasi budidaya ikan dalam KJA di Waduk Ir. H. Djuanda, Jawa Barat, Indonesia. Aerasi dilakukan selama 8 jam dengan sistem memompakan udara pada kedalaman 3,6 m yaitu kedalaman hipoksia menggunakan kompresor bertekanan 3 atm. Pengambilan sampel air dilakukan sebanyak 4 kali dari bulan Juni-Agustus 2013 dengan volume 3 L pada titik 0 (pusat aerator). Sampel air sebelum dan sesudah aerasi diambil sebanyak 3 liter dan diaerasi selama 2 jam kemudian dimasukkan ke botol winkler yang gelap masing-masing sebanyak 8
sampel. Selanjutnya diinkubasi selama 7 hari seperti yang dilakukan Singh (2004) dalam inkubator dengan suhu seperti yang ada di lokasi pengamatan. Pengamatan DO (dissolved oxygen) dengan metode Winkler (APHA 2005) dilakukan setiap hari. Penentuan laju oksidasi bahan organik (k) melalui pengukuran BOD setiap hari. Untuk mengukur BOD terlebih dahulu mengukur DO awal (0 hari) kemudian sampel yang lain diinkubasi botol gelap dan setiap hari diukur DO-nya. Perhitungan nilai BOD adalah:
����= [��� �� − ���]
Untuk menentukan nilai laju BOD berdasarkan hasil pengamatan BOD harian berdasarkan Least square method (Tchobanoglous et al. 2003; Singh 2004) yaitu:
dL/dt = -kLt dimana: Lt = L0 - yt yt = BODt dy/dt = k(L0-yt) dy/dt = kL0 - kyt
Penentuan nilai k dan L0:
Sxx= n∑yt2–(∑y)2
Sxy= n∑yt(dy/dt) –(∑yt)(∑dy/dt)
Slope atau –k = Sxy/ Sxx)
Intersep atau kL0= ∑(dy/dt)/n + k∑(yt)/n
L0 = Intersep / (-slope)
dy/dt = (yt+1 – yt-1)/2∆t
dimana,
yt : nilai BOD hasil pengamatan
∆t : waktu selang pengamatan t : pengamatan hari ke 1, 2,3,... L0 : BOD ultimat (mg/L)
n : Jumlah total pengamatan k : Laju BOD (per hari)
Selanjutnya nilai k sebelum dan pasca aerasi dianalisis dengan uji Anova dengan bantuan perangkat lunak program Excel.
32
5.3 Hasil dan Bahasan
Hasil pengamatan suhu pada kedalaman 3,6 m saat pengamatan 1,2,3, dan 4 yang digunakan untuk inkubasi secara berturut turut adalah 29,5; 29,5; 28,5 dan 28,5 °C. Perubahan besarnya BOD sebelum dan sesudah aerasi disajikan pada Gambar 13. Berdasarkan hubungan antara BOD dan waktu inkubasi baik sebelum dan pasca aerasi menunjukkan hubungan yang erat yang ditunjukkan dengan nilai R mendekati 1 (Gambar 13). Aerasi meningkatkan masukan oksigen sehingga sebagian bahan organik dapat didekomposisi, sementara pada air sebelum diaerasi mempunyai lebih sedikit masukan oksigen sehingga sebagian bahan organik belum mampu didekomposisi karena ketersedian oksigen yang tidak mencukupi. Nilai BOD yang lebih rendah pada air pasca aerasi menunjukkan bahwa terjadi proses dekomposisi bahan organik secara aerobik (Romayanto et al. 2006).
Hasil penelitian Sulihingtyas et al. (2010) menunjukkan bahwa BOD air limbah yang telah diaerasi lebih rendah dibandingkan sebelum aerasi. BOD air limbah sebelum diaerasi mencapai 83,88 mg/L dan setelah diaerasi selama 3 hari berturut-turut turun menjadi 37,28 mg/L atau mengalami penurunan sekitar 55,56%. Konsentrasi BOD pada hari ke 5 pada penelitian ini adalah sebelum aerasi berkisar 4,58-8,74 mg/L dan sesudah aerasi berkisar 3,53-8,14 mg/L (Tabel 5). Hasil penelitian Selvamurugan et al. (2010) menunjukkan penurunan BOD secara maksimal pada pengolahan limbah kopi dengan tanki aerasi akan terjadi apabila dilakukan aerasi secara kontinyu (24 jam) selama 8 hari. Penurunan BOD lebih cepat dengan aerasi kontinyu (24 jam) yaitu sekitar 74,5% dibandingan aerasi secara intermitten yaitu sekitar 38-63 %. Menurut Anwari et al. (2011) menyatakan bahwa semakin lama waktu aerasi maka semakin kecil nilai BOD. Konsentrasi BOD5hari
sebelum aerasi lebih besar (berkisar 4,58-8,74 mg/L) daripada sesudah aerasi yang berkisar 3,53-8,14 mg/L (Tabel 5) seperti hasil penelitian Grochowska and Gawronska (2004) yaitu BOD5hari sebelum aerasi sebesar 1,8-80 mg/L dan sesudah
aerasi adalah 2-8 mg/L. Aerasi dapat meningkatkan oksigen terlarut sehingga meningkatkan aktifitas mikroorganisme sebagai pengurai zat organik akibatnya BOD menurun (Santoso 2010; Selvamurugan et al. 2010).
(a) (b)
(c) (d)
(e) (f)
(g) (h)
Gambar 13. Pengamatan BOD harian selama tujuh hari (a) pengamatan 1 sebelum aerasi, (b) pengamatan 1 sesudah aerasi, (c) pengamatan 2 sebelum aerasi, (d) pengamatan 2 sesudah aerasi, (e) pengamatan 3 sebelum aerasi, (f) pengamatan 3 sesudah aerasi, (g) pengamatan 4 sebelum aerasi, (h) pengamatan 4 sesudah aerasi
34
Tabel 5. Besarnya nilai BOD5hari, k dan Lo sebelum dan sesudah aerasi
Parameter Penelitian 1 Penelitian 2 Penelitian 3 Penelitian 4 Pra Pasca Pra Pasca Pra Pasca Pra Pasca BOD5hari
(mg/L)
4,58 3,53 6,47 6,36 8,74 8,14 5,02 4,32 k (per hari) 0,278 0,327 0,227 0,334 0,126 0,308 0,219 0,246 k : laju dekomposisi; Pra: sebelum aerasi; Pasca: sesudah aerasi
Berdasarkan Tabel 5 menunjukkan bahwa air karamba yang telah diaerasi selama 8 jam mempunyai nilai k lebih tinggi dibandingkan sebelum aerasi yang artinya bahwa laju pengurairan bahan organik pada air yang telah diaerasi lebih cepat dibandingkan sebelum dilakukan aerasi. Hal ini diduga karena adanya ketersediaan oksigen yang diperoleh dari proses aerasi. Nilai k untuk air sebelum aerasi berkisar 0,126-0,278 per hari dan nilai k untuk air karamba sesudah aerasi adalah 0,246-0,334 per hari sementara nilai k untuk limbah domestik berkisar 0,1-0,6 per hari (Dhage et al. 2012). Nilai k untuk limbah indutri kertas dan limbah tanaman berturut- turut 0,322 per hari dan 0,222 per hari (Abdelrosoul 2001). Menurut Eckenfelder dalam Polli (1994) nilai k untuk air tercemar adalah 0,1/hari dan nilai BOD sangat bervariasi yang dipengaruhi oleh kecepatan reaksi. Nilai k sebelum dan sesudah aerasi berbeda nyata (Anova P<0,1), hal ini menunjukkan bahwa dengan perlakuan aerasi dapat meningkatkan oksigen sehingga mempercepat reaksi oksidasi untuk mendekomposisi bahan organik.
5.4 Simpulan
Aerasi merupakan upaya meningkatkan oksigen perairan agar mampu mencukupi kebutuhan oksigen untuk mikroorganisme dalam proses dekomposisi bahan organik. Nilai BOD5 hari pada air sebelum diaerasi 4,57-8,74 mg/L lebih
tinggi dibandingkan sesudah aerasi yang berkisar 3,52-8,13 mg/L. Laju dekomposisi bahan organik (k) air yang telah diaerasi yaitu 0,246-0,334 per hari lebih tinggi dibandingkan sebelum aerasi yaitu 0,126-0,278 per hari. Artinya melalui aerasi dapat meningkatkan oksigen sehingga terjadi kecukupan oksigen bagi mikroorganisme untuk mendekomposisi bahan organik.