PEMULIHAN KUALITAS AIR SUNGAI CILIWUNG DENGAN
ARTIFICIAL AQUIFER
SITI KOMARIAH
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul ”Pemulihan Kualitas Air Sungai Cilliwung Dengan Artificial Aquifer” adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Mei 2016 Siti Komariah NIM F451120091
RINGKASAN
SITI KOMARIAH. Pemulihan Kualitas Air Sungai Ciliwung Dengan Artificial Aquifer. Dibimbing oleh ROH SANTOSO BUDI WASPODO dan YUDI CHADIRIN.
Limbah domestik rumah tangga yang telah dibuang ke sungai menyebabkan peningkatan pencemaran fisik dan kimia terhadap air sungai, akibatnya kualitas air sungai menurun, ekosistem hayati terganggu dan masyarakat tidak lagi dapat memanfaatkan sungai secara optimal sebagai sumber air bersih. Salah satu upaya yang dilakukan untuk mengembalikan fungsi air sungai, yakni dengan pembuatan akuife buatan atau artificial aquifer. Artificial aquifer adalah media filter yang disusun horizontal di dalam sebuah pipa yang dialirkan air ke dalamnya sehingga zat-zat pencemar tertentu dapat tersaring. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui efektivitas media penyaring pada artificial aquifer untuk menurunkan kadar pencemar fisik dan kimia tertentu dari air sungai Ciliwung. Adapun parameter ketebalan media penyaring dan kecepatan aliran air dibuat tetap yaitu 200 cm dan 66.67 cm/det. Dari penelitian ini diketahui bahwa artificial aquifer dengan media pasir paling efektif untuk menurunkan kadar TSS 62.50%. Media arang paling efektif untuk menurunkan kadar BOD dan COD sebesar 47.75% dan 60%. Dan media zeolit paling efektif untuk menurunkan kadar Total Fosfat sebesar 24.63%.
SUMMARY
SITI KOMARIAH. The Recovery of Ciliwung River Water Quality With Artificial Aquifer. Supervised by ROH SANTOSO BUDI WASPODO and YUDI CHADIRIN.
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2016
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains
pada
Program Studi Teknik Sipil dan Lingkungan
PEMULIHAN KUALITAS AIR SUNGAI CILIWUNG
DENGAN ARTIFICIAL AQUIFER
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR 2016
PRAKATA
Puji dan syukur dipanjatkan kepada Allah SWT atas karunia yang telah diberikan sehingga tesis yang berjudul Pemulihan Kualitas Air Sungai Ciliwung Dengan Artificial Aquifer dapat diselesaikan. Tesis ini dimaksudkan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Teknik Sipil dan Lingkungan.
Naskah tesis ini tidak akan selesai tanpa bimbingan, bantuan, dan doa dari berbagai pihak. Oleh karena itu, disampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Dr Ir Roh Santoso Budi Waspodo, MT, selaku ketua komisi pembimbing, serta Dr Yudi Chadirin, STP, MAgr, selaku anggota komisi pembimbing yang telah memberikan masukan selama penelitian berlangsung dan dalam penyusunan naskah tesis ini.
2. Prof Dr Ir Erliza Noor, selaku penguji pada ujian tesis yang telah banyak memberikan saran dan masukan.
3. Dr Ir M. Yanuar J. Purwanto, MS, selaku Ketua Program Studi Teknik Sipil dan Lingkungan Sekolah Pascasarjana IPB yang telah mengarahkan dan memotivasi untuk tetap disiplin selama tesis dan studi.
4. Mama, Bapak, Suami tercinta serta keluarga besar yang selalu memberikan dukungan serta doa sehingga penulis dapat menjalankan penelitian dan menyelesaikan naskah tesis ini.
5. Seluruh karyawan Laboratorium Departemen SIL Institut Pertanian Bogor yang telah memberikan bantuan selama pelaksanaan penelitian. 6. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Sipil dan Lingkungan, khususnya
Angkatan 2012, Sekolah Pascasarjana IPB yang selalu memberi semangat serta bantuan saat pelaksanaan penelitian dan penyusunan naskah tesis.
7. Para sahabat di Wisma Edelweis dan Grup Paradise Hunters atas doa, semangat dan bantuan selama pelaksanaan penelitian.
Tesis ini disusun sesuai dengan ketentuan teknis penyusunan yang ada di Institut Pertanian Bogor. Semoga ide yang disampaikan dalam penelitian ini dapat tersampaikan dengan baik dan memberikan manfaat bagi pihak yang membutuhkan.
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL viii
DAFTAR GAMBAR viii
DAFTAR LAMPIRAN viii
PENDAHULUAN 1
Latar Belakang 1
Tujuan Penelitian 1
Manfaat Penelitian 2
TINJAUAN PUSTAKA 3
Akuifer 3
Artificial aquifer atau Akuifer Buatan 3
Hukum Darcy 3
Sifat BahanPenyusun Artificial aquifer atau Akuifer Buatan 4
Kualitas Air 6
METODE PENELITIAN 8
Waktu dan Lokasi Penelitian 8
Alat dan Bahan 8
Metode Penelitian 8
HASIL DAN PEMBAHASAN 13
Konduktivitas Hidrolik Bahan Penyusun Artificial Aquifer 13 Keefektifan Artificial Aquifer Terhadap Kandungan TSS 14 Keefektifan Artificial Aquifer Terhadap Kandungan BOD dan COD 15 Keefektifan Artificial Aquifer Terhadap KandunganTotal Fosfat 16
SIMPULAN DAN SARAN 18
Simpulan 18
Saran 18
DAFTAR PUSTAKA 19
LAMPIRAN 21
DAFTAR TABEL
1. Kisaran nilai konduktivitas hidrolik untuk beberapa formasi geologi ... 4
2. Tingkat keefektifan rata-rata saringan pasir ... 6
3. Waktu rata-rata air melewati media dan nilai konduktivitas hidrolik ... 13
4. Keefektifan bahan terhadap parameter TSS ... 14
5. Keefektifan bahan terhadap parameter BOD dan COD ... 16
6. Keefektifan bahan terhadap parameter total fosfat ... 17
DAFTAR GAMBAR
1. Diagram alir penelitian ... 92. Hasil pengujian kandungan TSS ... 14
3. Hasil pengujian kandungan BOD ... 15
4. Hasil pengujian kandungan COD ... 15
5. Hasil pengujian kandungan total fosfat ... 16
DAFTAR LAMPIRAN
1. Denah lokasi penelitian ... 222.Data hasil perhitungan konduktivitas hidrolik bahan penyusun artificial aquifer ... 23
3. Data hasil pengujian kualitas air ... 24
4. Sketsa artificial aquifer ... 25
5. Artificial aquifer dengan koral ... 26
6. Artificial aquifer dengan zeolit ... 27
7. Artificial aquifer dengan arang ... 28
8. Artificial aquifer dengan pasir ... 29
9. Artificial aquifer dengan gabungan (koral-zeolit-arang-pasir) ... 30
10. Sketsa pengambilan data penelitian dengan artificial aquifer ... 31
11. Metoda pengukuran parameter TSS ... 32
12. Metoda pengukuran parameter BOD ... 34
13. Metoda pengukuran parameter COD ... 37
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Air permukaan dan air tanah merupakan sumber air yang banyak dimanfaatkan oleh masyarakat. Air permukaan yang secara kuantitas melimpah tetapi secara kualitas menurun karena adanya kegiatan manusia yang berdampak negatif terhadap kualitas air permukaan. Sedangkan air tanah secara kualitas baik tetapi kuantitasnya sering sangat terbatas.
Sungai merupakan sumber air permukaan yang dapat digunakan langsung untuk keperluan manusia seperti air baku air minum, perikanan, pengairan tanaman, pembangkit tenaga listrik, dan rekreasi. Namun sungai juga dijadikan sebagai tempat pembuangan baik sampah maupun limbah cair domestik, hal ini yang kemudian menjadi sebab menurunnya kualitas air sungai, meningkatnya toksik dan rusaknya ekosistem hayati di sungai (Susmarkanto, 2002).
Akuifer buatan atau artificial aquifer merupakan lapisan porus yang dapat disusun dari bahan alami yang umum digunakan sebagai filter air, seperti koral, zeolit, arang, dan pasir. Bahan-bahan tersebut mampu menurunkan kadar pencemaran air fisik dan kimia tertentu sehingga menjadi sumber air yang berkelanjutan.
Pada zona-zona dimana air tanah sulit didapat, penduduk akan memanfaatkan air sungai yang tercemar, sehingga akan berpengaruh pada kesehatan manusia dan penurunan metabolisme tubuh. Akuifer buatan akan bekerja seperti akuifer alami yaitu meloloskan air yang lewat sambil menyaringnya. Air permukaan dapat digunakan untuk pengisian kembali air tanah yang melewati akuifer buatan, kualitasnya akan membaik selama perjalanan menuju tempat penyimpanan sehingga dapat menjadi sumber air tanah yang berkualitas dan berkelanjutan.
Objek dalam penelitian ini ialah air permukaan dari Anak Sungai Ciliwung di bagian hulu yang terletak di Kecamatan Tanah Baru - Bogor Barat, yaitu di wilayah Gg. Masjid Amaliah. Sungai tersebut selain dijadikan sebagai sumber air tawar oleh penduduk sekitar, juga menjadi tempat pembuangan limbah domestik rumah tangga. Pada pengukuran awal, kadar BOD dan COD yang terukur dari air sungai tersebut adalah 2.69 mg/L and 10.10 mg/L. Hasil itu menunjukkan parameter BOD dan COD berada di atas baku mutu kelas air I, sehingga perlu dilakukan upaya pemulihan air sungai tersebut agar dapat digunakan oleh warga yaitu dengan artificial aquifer.
Tujuan Penelitian
Tujuan umum dari penelitian ini adalah mengembangkan teknologi pemulihan kualitas air permukaan untuk pengisian kembali air tanah melalui artificial aquifer atau akuifer buatan, sedangkan tujuan khususnya adalah :
1. Mengetahui nilaikonduktivitas hidrolik bahanpenyusun artificial aquifer. 2. Menganalisis keefektifan artificial aquifer terhadap pencemaran air pada sifat
2
Manfaat Penelitian
TINJAUAN PUSTAKA
Akuifer
Menurut Linsley dan Franzini (1991), akuifer merupakan lapisan pembawa air yang mempunyai susunan sedemikian rupa, sehingga dapat menyimpan dan mengalirkan air. Lapisan permeable atau lapisan yang dapat dilalui oleh air tanah seperti lapisan pasir atau lapisan kerikil yang jenuh dengan air tanah disebut juga dengan akuifer.
Peranan formasi geologi atau akuifer sangat penting dalam terbentuknya air tanah dan keberadaan air tanah (Asdak 2007). Lapisan tanah yang berada di antara permukaan tanah dan permukaan air tanah pada akuifer bebas merupakan lapisan tanah yang tidak jenuh (unsaturated zone). Jenis tekstur dan struktur tanah pada lapisan tanah ini ikut menentukan bahan-bahan terlarut dari air tanah yang melewatinya dan sekaligus berfungsi sebagai filter. Sifat dan kimia lapisan tanah ini juga menentukan kualitas air tanah terutama pada lapisan air tanah bebas dan akuifer tumpang.
Artificial aquifer atau Akuifer Buatan
Akuifer merupakan lapisan permukaan bumi yang memiliki kemampuan menyimpan, dan meloloskan air sehingga air tanah akan mudah di dapat pada permukaan bumi. Macam-macam material akuifer misalnya lapisan pasir, batu kerikil, batu gamping, dan lain sebagainya. Akuifer hasil perekayasaan manusia sering disebut sebagai akuifer buatan atau artificial aquifer (Kurniawan et al. 2008).
Berikut adalah contoh akuifer buatan yang telah dibuat oleh PUSLITBANG Departemen Pekerjaan Umum (PU) Sumberdaya Air (2013):
1. Akuifer Buatan Simpanan Air Hujan (ABSAH) merupakan salah satu bangunan konservasi dan sekaligus pendayagunaan air. Bangunan ini dapat menirukan aliran air yang terjadi di alam, berupa; aliran air tanah alami, aliran air tanah disekitar sumur gali atau sumur bor, aliran mata air, proses penyaringan fisik di alam, dan proses penambahan mineral di alam, proses fisik, kimia dan biologi.Tujuan bangunan ABSAH yaitu, sebagai bangunan penyediaan air baku mandiri yang dibuat terlepas dari sistem penyediaan air yang berlaku umum seperti yang dimiliki oleh PDAM.
2. Akuifer Buatan Daur Ulang Air Hujan (ABDULAH) merupakan bangunan ABSAH yang khusus dibangun untuk memenuhi kebutuhan air wudhu di masjid, dan mushola. Prinsip konservasi yang diterapkan adalah menggunakan air hujan yang tersimpan untuk dipakai secara berulang-ulang. Air bekas wudhu di daur ulang melalui lapisan akuifer buatan yang disusun secara vertikal, yang terdiri dari pasir halus, kerikil, pasir kasar, puing bata merah, ijuk, arang, pasir sedang.
Hukum Darcy
4
percobaannya, ia menemukan hubungan proporsional antara debit aliran air (Q) yang melalui pasir (homogen) dengan luas penampang aliran (A) dan kehilangan energi (gradien hidrolis), I = (h1-h2)/L (Bear dan Verruijt 1990).
Q = K A I
dimana, h1-h2 = Δh merupakan beda tinggi pisometrik antara dua titik pada bahan pasir dengan beda jarak sepanjang L. K adalah konduktivitas hidrolis, atau dapat juga didefinisikan sebagai kecepatan spesifik aliran yang melalui bahan untuk setiap unit gradien hidrolis.
Besarnya harga K tergantung antara lain oleh ukuran diameter butir dan pori. Semakin kecil ukuran diameter dan porinya, luas permukaan per satuan berat partikel (luas permukaan spesifik) akan semakin tinggi nilainya. Ini berarti hambatan akibat gesekan antara air dengan permukaan padatan akan semakin besar, yang berarti K akan semakin rendah.
Tabel 1 Kisaran nilai konduktivitas hidrolik (K) untuk beberapa formasi geologi
Jenis material m/hari Permeabilitas
relatif
Kerikil (kasar) 103 - 104 sangat tinggi
Kerikil (medium dan halus) 102 - 103
Pasir (kasar dan medium) 10 - 102 permeabel
Pasir (halus) 10-1– 10
Debu 10-2– 10-1 Rendah
Dolomit 10-3– 10-2
Liat 10-5– 10-4 impermeabel
Sumber : U.S Bureau of Reclamation (1977)
Sifat BahanPenyusun Artificial aquifer atau Akuifer Buatan
Batu koral
Batu koral memiliki kemampuan menyaring partikel pencemaran air berukuran besar seperti ranting, daun, dan sampah.
Zeolit
Umumnya berbentuk batuan alam, dapat menghilangkan dan menarik banyak zat pencemar air dengan mengadsorpsi bahan-bahan organik, klor, hydrogen sulfide, besi, menghilangkan bau akibat senyawa fenol, dan untuk menghilangkan warna, karena adanya struktur berpori (Culp et al 1980).
Menurut Saifudin dan Astuti (2005), Zeolit dapat digunakan sebagai bahan karena bebas dari bahan kimia berbahaya pada efluennya, sederhana dalam pengoperasian dan biaya cukup murah. Pada zeolit alam, adanya molekul air dalam pori dan oksida bebas dipermukaan seperti Al2O3, SiO2, CaO,MgO, Na2O,
K2O dapat menutupi pori-pori zeolit sehingga dapat menurunkan adsorpsi maupun
sifat katalis dari zeolit tersebut. Adapun sifat – sifat zeolit antara lain: 1. Dehidrasi
medan listrik meluas kedalam rongga utama dan efektif terinteraksi dengan molekul yang diadsorbsi. Jumlah molekul air sesuai dengan jumlah pori-pori atau volume ruang hampa yang terbentuk apabila unit sel kristal tersebut dipanaskan. 2. Adsorpsi
Dalam keadaan normal ruang hampa dalam kristal zeolit terisi oleh molekul air bebas yang berada disekitar kation. Apabila kristal zeolit dipanaskan pada suhu 3000 - 4000C maka air tersebut akan keluar sehingga zeolit dapat berfungsi sebagai penyerap gas atau cairan. Selain mampu menyerap gas atau zat, zeolit juga mampu memisahkan molekul zat berdasarkan ukuran dan kepolarannya. 3. Penukar Ion
Ion-ion pada rongga atau kerangka elektrolit berguna untuk menjaga kenetralan zeolit. Ion-ion ini akan bergerak bebas sehingga pertukaran ion yang terjadi tergantung dari ukuran dan muatan maupun jenis zeolitnya. Penukaran kation dapat menyebabkan perubahan beberapa sifat zeolit seperti stabilitas terhadap panas, sifat adsorpsi dan aktivitas katalis.
4. Katalis
Ciri khusus zeolit yang secara praktis menentukan sifat khusus mineral ini adalah adanya ruang kosong yang membentuk saluran di dalam struktur. Apabila zeolit digunakan pada proses penyerapan atau katalis maka akan terjadi difusi molekul ke dalam ruang bebas di antara kristal. Zeolit merupakan katalisator yang baik karena mempunyai pori-pori besar dan permukaan yang maksimum.
5. Penyaring/ pemisah
Zeolit dapat memisahkan molekul gas atau zat lain dari campuran tertentu, karena mempunyai ruang hampa yang cukup besar dengan garis tengah yang bermacam-macam (berkisar antara 2A-8A tergantung dari jenis zeolit). Volume dan ukuran ruang hampa dalam kisi-kisi kristal ini menjadi dasar kemampuan zeolit untuk bertindak sebagai penyaring.
Hasil penelitian Huang dan Petrovic (1994), di Ithaca USA, ditemukan keefektifan zeolit terhadap pencucian nitrogen, ammonia, dan nitrat berkisar antara 80-95% ke bawah. Ruiz dan Garrudo (1994), di Inggris, menemukan bahwa zeolit merupakan bahan transformasi dari nitrogen dalam perairan. Sedangkan Bernal et al (1993), di Kent-Inggris, menemukan bahwa batuan alam zeolit dapat mereduksi ammonia dengan kefektifan rata-rata berkisar 80%. Menurut Siallagan dan Suwardi (2003), didapat keefektifan zeolit sebagai bahan penyaring terhadap besi dan mangan sekitar 85-90%.
Arang
Arang merupakan suatu padatan berpori yang mengandung 85-95% karbon, dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon dengan pemanasan pada suhu tinggi. Luas permukaan karbon aktif berkisar antara 300-3500 m2/gram dan ini berhubungan dengan struktur pori internal yang menyebabkan karbon aktif mempunyai sifat sebagai adsorben.
6
distribusi ukuran pori merupakan faktor penting dalam menentukan kemampuan adsorbsi karbon aktif.
Pasir
Hasil penelitian UNHAS (1983), ditemukan bahwa lapisan pasir, berfungsi untuk menahan endapan lumpur dan diperoleh hasil penyaringan air yang baik terhadap sifat-sifat fisik air, tetapi kurang baik terhadap penyaringan bahan organik.
Tabel 2 Tingkat keefektifan rata-rata saringan pasir Parameter Keefektifan rata-rata (%)
Kesadahan 5.79
Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Essa, Farooq, dan Nakhla (1996), di Saudi Arabia, terhadap pasir yang berukuran 0.4 mm, 0.3 mm, dan 0.2 mm terhadap fenol didapat keefektifan rata-rata berkisar antara 93.70% untuk pasir berukuran 0.2 mm, 96% untuk pasir berukuran 0.3 mm, 97% untuk pasir berukuran 0.4 mm. Penelitian lainnya, yang dilakukan oleh Kristiansen dan Simon (1996), dengan menggunakan pasir berukuran 0.135 mm terhadap total organik karbon, total nitrogen (nitrat dan ammonium) dan fospor, didapat keefektifan rata-rata berkisar 60-70% untuk total organik karbon, 60-95% untuk nitrogen, dan 13% untuk fospor.
Menurut Selintung dan Syahrir (2012), Pasir sering digunakan untuk pengolahan air kotor menjadi air bersih sebagai saringan pada tahap awal yang dapat menghilangkan sifat fisiknya, seperti kekeruhan, atau lumpur dan bau.
Kualitas Air
Parameter kualitas air yang diperhatikan dalam analisa kemampuan dan keefektifan bahan alami penyusun artificial aquifer terhadap beberapa sifat fisik dan kimia tertentu air yaitu :
Sifat Fisik Air
1) Padatan tersuspensi total (Total Suspended Solid atau TSS)
Adalah bahan yang masih tetap tinggal sebagai sisa selama proses penguapan dan pemanasan pada suhu 103o-105oC. TSS terdiri atas lumpur dan pasir halus serta jasad-jasad renik, yang terutama disebabkan oleh kikisan tanah atau erosi tanah yang terbawa ke badan air (Efendi H 2003).
limbah yang masuk ke dalam suatu perairan. Selain itu juga menurut Wardoyo (1978), padatan tersuspensi total juga dapat mengurangi estetika perairan, dan mempengaruhi secara langsung maupun tidak langsung terhadap kehidupan biota perairan.
Sifat Kimia Air
2) BOD (Biochemical Oxygen Demand)
BOD atau kebutuhan oksigen biokimiawi merupakan gambaran kadar bahan organik, yaitu jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh mikroba aerob untuk mengoksidasi bahan organik menjadi karbondioksida dan air (Davis dan Cornwell 1991).
Keberadaan oksigen sebagai faktor pembatas kehidupan sangat dikhawatirkan akan membawa bencana bila tidak tersedia dalam jumlah yang cukup dalam air. Data BOD dapat dipergunakan untuk mengetahui banyaknya oksigen yang dikonsumsi oleh suatu ekosistem dalam waktu tertentu.Semakin besar nilai BOD menunjukkan bahwa derajat pengotoran air oleh limbah semakin besar (Jaya, Vincentius et.al, 1994).
3) COD (Chemical Oxygen Demand)
Menurut Alaert dan Santika (1987), nilai COD atau kebutuhan oksigen kimia adalah jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi bahan-bahan organik di dalam air secara kimiawi. Nilai COD merupakan ukuran dari pencemaran air oleh bahan organik yang secara alami dapat dioksidasi melalui proses kimia dan mikrobiologis yang mengakibatkan berkurangnya oksigen terlarut dalam air. Uji COD biasanya menghasilkan nilai kebutuhan oksigen lebih tinggi dari uji BOD, karena bahan-bahan stabil terhadap reaksi biologi dan mikroorganisme dapat ikut teroksidasi dalam uji COD.
4) Total Fosfat
Fosfat merupakan bentuk fosfor yang dapat dimanfaatkan oleh tumbuhan (Dugan 1972). Keberadaan fosfor yang berlebihan dan disertai dengan nitrogen dapat menstimulir ledakan pertumbuhan alga di perairan (algae bloom). Populasi alga yang berlimpah ini akan menghambat penetrasi oksigen dan cahaya matahari sehingga kurang menguntungkan bagi ekosistem perairan.
Fosfor total menggambarkan jumlah total fosfor, baik berupa partikulat maupun terlarut, anorganik maupun organik. Klasifikasi perairan berdasarkan kadar fosfor total menjadi:
8
METODE PENELITIAN
Waktu dan Lokasi Penelitian
Penelitian dilaksanakan pada tanggal 8 - 25 Juli 2014. Adapun lokasi pengambilan sampel air dan pengukuran konduktivitas hidrolik bahan penyusun artificial aquifer dilakukan pada tanggal 17 Juli 2014 di Tanah Baru-Bogor yang terletak pada koordinat 6o35’14.9” LS dan 106o49’8.5” BT. Pada tanggal 17 – 25 Juli 2014 dilakukan pengujian kualitas air di Laboratorium Limbah Padat dan B3, Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan (SIL), FATETA-IPB.
Alat dan Bahan
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah 1. Sebuah pipa PVC 3 inch dengan panjang 2 m; 2. Dua buah pipa transparan 1 cm dengan panjang 1 m; 3. Dua buah pipa 1 inch dengan panjang 10 cm;
4. Dua buah tutup ujung pipa; 5. Selang plastik;
6. stopwacth;
7. Sepuluh buah botol plastik ukuran 1 L; 8. Satu buah ember 40 L;
9. Alat-alat pengujian parameter kualitas air di Laboratorium; 10.Alat tulis dan penggaris;
11.dan seperangkat laptop beserta software pendukung penelitian.
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah air permukaan dari sungai kecil di Tanah Baru-Bogor Barat, bahan penyusun artificial aquifer (koral, zeolit, arang, pasir), serta bahan-bahan kimia untuk pengujian kualitas air di Laboratorium.
Metode Penelitian
Gambar 1 Diagram alir penelitian
Pembuatan Artificial Aquifer
10
Pengambilan Sampel Air Dan Pengukuran Konduktivitas Hidrolik Di Lokasi Penelitian
Setelah artificial aquifer selesai dibuat, kemudian disetting di lokasi penelitian seperti pada Lampiran 10. Selanjutnya dilakukan persiapan pengukuran konduktivitas hidrolik bahan penyusun seperti pasir, koral, zeolit, arang dan gabungan pasir-koral-zeolit-arang. Parameter kecepatan aliran air dan ketebalan bahan penyaring dijaga tetap, yaitu 66.67 cm/detik dan 200 cm. Kegiatan tersebut dilakukan di sungai kecil yang terletak di Tanah Baru, Bogor. Selain itu, dilakukan juga pengambilan air sampel sebelum dan setelah melalui artificial aquifer untuk selanjutnya diukur kadar pencemar air di Laboratorium.
Air permukaan dalam hal ini air sungai dimasukkan ke dalam ember berukuran 40 L dan ke dalam botol plastik berukuran 1 L, sebagai sampel air sungai sebelum melewati artificial aquifer. Dari ember tersebut air akan mengalir melewati selang menuju inlet pada artificial aquifer, yang sebelumnya diisi terlebih dahulu oleh bahan penyusun seperti telah disebutkan di atas (satu persatu secara bergantian). Agar kecepatan aliran air dari ember menuju artificial aquifertetap, ketinggian air di dalam ember dijaga konstan.
Air akan mengalir dari inlet menuju outlet pada artificial aquifer. Tekanan dalam pipa dekat inlet dengan outlet akan berbeda, hal ini terlihat dari perbedaan tinggi air pada pipa transparan 1 cm. Beda ketinggian tersebut dicatat untuk perhitungan konduktivitas hidrolik.
Pada outlet artificial aquiferdisiapkan botol plastik berukuran 1 L, sebagai wadah air sampel sesudah melalui artificial aquifer. Pengambilan air sampel tersebut dilakukan setelah 5 menit air melalui bahan penyusun artificial aquifer yang dipasang. Selanjutnya, air sampel baik sebelum dan sesudah melalui artificial aquifer dibawa ke laboratorium untuk dilakukan pengukuran kadar pencemaran air.
Pengukuran Kadar Pencemar Air Di Laboratorium
Air sungai atau air sebelum melalui artificial aquifer dan setelah melaluinya diuji di laboratorium kualitas air. Adapun parameter pencemar air yang diukur dan dianalisis pada penelitian ini, adalah :
1) Parameter fisik : TSS.
2) Parameter kimia : BOD, COD, dan Total Fosfat.
Adapun prosedur pengukuran setiap parameter kualitas air yang dianalisis pada penelitian ini, seperti pada Lampiran 11 - 14.
Analisis Data Hasil Pengukuran Konduktivitas Hidrolik Dan Efektivitas Artificial Aquifer Terhadap Pencemaran Air
Perhitungan Konduktivitas Hidrolik Bahan Penyusun Artificial Aquifer Pengukuran konduktivitas hidrolik, meliputi :
satuan ukuran waktu terlebih dahulu, karena debit air berkaitan erat dengan satuan volume dan satuan waktu,
Penampang basah aliran (A),
Gradien hidrolik atau kehilangan energi (perbedaan tinggi tekan pisometrik=Δh) dengan beda jarak sepanjang L.
Untuk mengetahui aliran dalam bahan berpori, digunakan Hukum Darcy. Hukum Darcy menjelaskan tentang kemampuan air mengalir pada rongga-rongga (pori) dalam tanah dan sifat-sifat yang mempengaruhinya. Ada dua asumsi utama yang digunakan dalam penetapan Hukum Darcy ini.Asumsi pertama menyatakan bahwa aliran fluida/cairan dalam tanah bersifat laminar. Sedangkan asumsi kedua menyatakan bahwa tanah berada dalam keadaan jenuh.
(1)
L = panjang daerah yang dilewati aliran (cm) Hukum Darcy bisa dinyatakan dengan persamaan:
(3) dengan : k = konduktivitas hidrolik (cm/det)
Δh = selisih ketinggian (cm)
Selain persamaan di atas, nilai k juga dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :
(4)
dengan : k = konduktivitas hidrolik (cm/det) a = Luas selang (cm2)
L = panjang daerah yang dilewati aliran (cm) A = luas penampang bahan (cm2)
h1 = ketinggian di titik 1(cm) h2 = ketinggian di titik 2(cm) t = waktu
Perhitungan Efektivitas Artificial Aquifer Terhadap Pencemaran Air
12
penyusun artificial aquifer menambahkan zat tertentu. Maka keefektifan dapat bersifat negatif, yang dinyatakan dengan rumus :
(5)
HASIL DAN PEMBAHASAN
Konduktivitas Hidrolik Bahan Penyusun Artificial Aquifer
Pada penelitian ini artificial aquifer dibuat dengan berdasarkan pada prinsip percobaan Darcy, pemasangan alat untuk pengambilan data menyesuaikan kondisi di lapangan. Hasil perhitungan konduktivitas hidrolik bahan penyusun artificial aquifer disampaikan pada Lampiran 2. Diperoleh bahwa urutan dari nilai konduktivitas yang terbesar hingga yang kecil adalah koral, zeolit, arang, dan pasir. Adapun bahan gabungan disusun berdasarkan nilai konduktivitas tersebut.
Dari hasil perhitungan konduktivitas hidrolik bahan pada artificial aquifer dan menurut Biro Reklamasi Amerika (1977), diketahui bahwa pasir yang digunakan sebagai bahan adalah pasir jenis medium – kasar, dengan kisaran nilai konduktivitas hidrolik 10 - 100 m/hari. Adapun koral, zeolit, arang, dan gabungan koral-zeolit-arang-pasir dikategorikan jenis kerikil (medium - halus) yang berada pada kisaran 100 - 1000 m/hari.
Tabel 3 Waktu rata-rata air melewati media dan nilai konduktivitas hidrolik Media aliran untuk melewati bahan penyusun artificial aquifer maka nilai konduktivitas hidrolik (k) akan semakin kecil. Hal tersebut dipengaruhi sifat fisik bahan yaitu porositas dan keseragaman ukuran partikel. Pada penelitian ini, ketebalan bahan (200 cm) dan kecepatan aliran (66.67 cm/det) dibuat sama untuk semua bahan pada artificial aquifer. Porositas dan keseragaman ukuran partikel bahan bertindak seperti penahan laju aliran, sehingga kecepatan aliran setelah melalui bahan dapat dilihat dari nilai konduktivitas. Semakin besar nilai konduktivitas, laju aliran yang tertahan semakin kecil.
14
Keefektifan Artificial Aquifer Terhadap Kandungan TSS
Kandungan TSS air sungai dan setelah melalui bahan-bahan artificial aquifer diperlihatkan pada Gambar 2. Air permukaan yang melewati pasir paling signifikan penurunan kandungan TSS-nya karena pasir memiliki porositas paling kecil sehingga dapat menahan endapan lumpur. Keefektifan artificial aquifer dengan bahan pasir terhadap pengurangan kadar TSS adalah 62.50%. Adapun keefektifan koral, zeolit, dan arang yaitu 12.50%, 41.67%, dan 45.83%. Sedangkan pada bahan gabungan tingkat keefektifan terhadap TSS yaitu 37.50%. Koral memiliki konduktivitas hidrolik yang paling besar waktu aliran air melewati koral sangat cepat sehingga kemampuannya dalam menghalangi endapan lumpur lebih kecil dibandingkan dengan bahan lainnya. Tabel 4 menunjukkan keefektifan setiap bahan terhadap parameter TSS. Penurunan kandungan TSS terhadap bahan penyaring dipengaruhi oleh porositas, semakin kecil porositas bahan semakin besar penahanan laju aliran air oleh bahan maka semakin baik untuk menurunkan kandungan TSS.
Gambar 2 Hasil pengujian kandungan TSS Tabel 4 Keefektifan bahan terhadap parameter TSS Parameter Keefektifan Bahan (%)
Pasir Koral Zeolit Arang Gabungan
Air sungai Air Sungai melalui Artificial Aquifer
Keefektifan Artificial Aquifer Terhadap Kandungan BOD Dan COD
Gambar 3 Hasil pengujian kandungan BOD
Gambar 4 Hasil pengujian kandungan COD
Gambar 3 dan 4 seperti tersaji di atas, terlihat bahwa kandungan BOD dan COD air sungai setelah melalui bahan koral, zeolit, arang, dan bahan gabungan mengalami penurunan dibawah 2 mg/L untuk BOD dan 10 mg/L COD, baku mutu kelas air II (PP.82/2001). Akan tetapi berlaku sebaliknya, setelah melalui pasir kandungan BOD justru mengalami kenaikan. Hal ini dikarenakan pada koral, zeolit, arang dan gabungan terjadi proses adsorpsi sehingga zat-zat yang terkandung dalam air sebagian terikat dipermukaan bahan-bahan tersebut meskipun waktu yang dibutuhkan air untuk melewati bahan-bahan tersebut lebih cepat atau nilai konduktivitasnya lebih besar dibandingkan dengan pasir. Seperti telah disampaikan sebelumnya, bahwa faktor yang berpengaruh dari bahan pasir adalah porositas. Ruang antar partikel pada pasir yang berfungsi menahan endapan lumpur tidak mampu mengadsorpsi zat lain karena bagian permukaannya
0.00
Air sungai Air Sungai melalui Artificial Aquifer
K
Air sungai Air Sungai melalui Artificial Aquifer
16
telah tertutup sehingga setelah melalui bahan pasir dimungkinkan ada partikel yang ikut terbawa air yang menyebabkan kandungan BOD dan COD menjadi meningkat.
Adapun pada bahan koral, arang, zeolit dan gabungan (koral-zeolit-arang-pasir) masing-masing memiliki sifat adsorbsi, kemampuan menyerap partikel yang dibawa oleh air, yang berbeda-beda. Arang adalah bahan dengan tingkat absorpsi paling tinggi karena dipengaruhi oleh luas permukaan yang dimiliki arang dibandingkan dengan bahan yang lain. Konduktivitas hidrolik arang lebih kecil dibandingkan dengan koral dan zeolit, laju aliran air yang ditahan oleh arang lebih besar dibandingkan dengan zeolit dan koral sehingga kontak air dengan permukaan arang lebih baik menyebabkan partikel yang terbawa air lebih banyak terserap. Sedangkan pada bahan gabungan, meskipun laju aliran air yang ditahan lebih besar dibandingkan dengan arang, tetapi karena adanya pasir sehingga menyebabkan penurunan kandungan BOD dan COD tidak begitu lebih baik dibandingkan dengan arang.
Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa air permukaan yang melalui bahan pasir kandungan BOD dan COD mengalami kenaikan atau dapat dikatakan kualitas air permukaan menjadi kurang baik kualitasnya. Sehingga hal ini berpengaruh terhadap keefektifan bahan Artificial Aquifer, sebagaimana tersaji pada Tabel 5.
Tabel 5 Keefektifan bahan terhadap parameter BOD dan COD
Parameter Keefektifan Bahan (%)
Pasir Koral Zeolit Arang Gabungan
BOD -14.41 24.32 31.53 47.75 40.09
COD -1.00 15.00 40.00 60.00 40.00
Keefektifan Artificial Aquifer Terhadap KandunganTotal Fosfat
Gambar 5 Hasil pengujian kandungan total fosfat
0.0000
Air sungai Air Sungai melalui Artificial Aquifer
Sebagaimana terlihat dari Gambar 5, setelah melalui bahan-bahan penyusun artificial aquifer kadar total fosfat mengalami penurunan. Penurunan terkecil yaitu setelah melalui bahan pasir, hal ini disebabkan karena pasir bersifat kurang baik dalam menyaring bahan organik, seperti pada BOD dan COD. Sedangkan bahan lain dapat mengadsorpsi bahan organik. Namun bahan yang paling signifikan dalam mengurangi kadar total fosfat adalah zeolit karena memiliki daya adsorpsi, struktur yang berpori serta sifat alami yang dimiliki zeolit yaitu sebagai katalis. Zeolit efektif dalam menurunkan kandungan total fosfat dengan tingkat keefektifan sebesar 24.63%. Secara lengkap, tingkat keefektifan bahan disajikan pada Tabel 6.
Tabel 6 Keefektifan bahan terhadap parameter total fosfat Parameter Keefektifan Bahan (%)
18
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
1. Konduktivitas hidrolik dipengaruhi oleh ukuran dan keseragaman partikel bahan penyusun Artificial aquifer. Semakin tinggi nilai konduktivitas hidrolik bahan waktu untuk melewati bahan semakin kecil. Bahan yang digunakan seperti koral, zeolit, arang dan pasir, termasuk bahan dengan permeabilitas sangat tinggi, bersifat seperti aquifer yang mudah dilalui air.
2. Pasir lebih efektif dalam menurunkan kandungan TSS dibandingkan dengan bahan lainnyadengan keefektifan sebesar 62.50%. Sedangkan Pasir hanya mampu menurunkan kandungan total fosfat sebesar 2.96%. Namun kinerja pasir yang diharapkan dapat memperbaiki kualitas air permukaan berkaitan dengan parameter bahan organik (DO, BOD dan COD) justru sebaliknya. 3. Zeolit memiliki efektivitasdalam mengurangi kandungan TSS, BOD, COD, dan
total fosfat berturut-turut sebagai berikut 41.67%, 31.53%, 40%, dan 24.63%. Dalam menurunkan total fosfat, zeolit lebih efektif dibandingkan dengan bahan lainnya.
4. Arang lebih efektif dalam memperbaiki kualitas air terutama berkaitan dengan parameter bahan organik seperti BOD dengan keefektifan 47.75% dan COD sebesar 60%.
Saran
1. Untuk dapat menelaah lebih jauh mengenai faktor-faktor yang dapat mempengaruhi penyaringan, diperlukan manipulasiparameter ketebalan media penyaring, kecepatan aliran air dan waktu kontak air dengan media atau waktu tinggal.
DAFTAR PUSTAKA
Alaerts G, Santika SS. 1987. Metoda Penelitian Air. Usaha Nasional. Surabaya. [APHA] American Public Health Association. 1976. Standard Methods for the
Examination of Water and Wastewater. 4th edition.American Public Health Association, Washington DC.1193 p.
Asdak C. 2007. Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Yogyakarta (ID): UGM Press.
Bear J, Verruijt A. 1990. Modelling Groundwater Flow and Pollution. D. Reidel Publishing Company. Dordrecht. Hlm. 412.
Bernal MP, Lopez-Real JM, Scott KM. 1993. Application of Natural Zeolites for the Reduction of Ammonia Emission During the Compositing of Organic Wastes in Laboratory Composting Simulator. Journal of Bioresource Technology. 43:35-39.
Culp GL, Wesner G, Williams R. 1980. Waste water of Man’s Environment. VOA. Forum Lectures. USIS. Washington.
Davis ML, Cornwell DA. 1991. Introduction to Environmental Engineering. Second edition.Mc-Graw-Hill, Inc., NewYork. 822 p.
Dugan PR. 1972. Biochemical Ecology of Water Pollution. Plenum Press, New York. 159 p.
Essa MH, Farooq S, Nakhla GF. 1996. Simulation of In Situ Biorebahantion of Phenol Contamined Sandy Aquifers. Effect of sand sizes. Journal : Water, Air, and Soil Pollution. 87:267-281.
Fardiaz S. 1992. Polusi Air dan Udara.Kanisius. Jakarta.
Gustian I, Suharto ET. 2005. Studi penurunan salinitas air dengan menggunakan Zeolit alam yang berasal dari Bengkulu. Jurnal: Gradien. 1(1):38-42.
Effendi H. 2003. Telaah Kualitas Air Bagi Pengelolaan Sumber Daya dan Lingkungan Perairan. Kanisius. Yogyakarta.
Huang ZT, Petrovic AM. 1994. Soil Processes and Chemical Transports. Clinoptilolite Zeolite Influence on Nitrate Leaching and Nitrogen Use Efficiency in Simulated Sand Based Golf Green. Journal: Environmental Quality. 23:1190-1194.
Jaya I, Vincentius PS, Sondia MF, Rustandi Y. 1994. Pedoman Analisis Kualitas Air dan Tanah Sedimen Perairan Payau. Balai Budidaya Air Payau. Jakarta. Jowet EC, McMaster ML. 1995. On Site Waste Water Treatment Using Unsaturated Absorbent Biofilter. Journal Environmental Quality. 24:86-95. Kristiansen AI, Mangkoedihardjo S. 2001. Uji Kemampuan Penggunaan Zeolit
Alam Sebagai Bahan Untuk Menurunkan Kandungan Logam Berat Cu. Jurnal Purifikasi. 2(5):253-258.
20
Kurniawan A, Nugroho Tri A, Apriyono T, Widiatmoko Aris D. 2008. Konstruksi Akuifer Buatan dengan Modified Clay‐Sand Contact Method (Model Cone of Depression). Studi Kasus : Zone Akuiklud Mangunan. Departemen Geografi Lingkungan, Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta.
Linsley RK, Franzini J. 1991. Teknik Sumber Daya Air. Penerjemah Djoko Sasongko. Erlangga.Jakarta.
Marsidi R. 2001. Zeolit untuk mengurangi kesadahan Air. Jurnal Teknologi Lingkungan. 2(1):1-10.
Pemerintah Republik Indonesia. 2001. Peraturan Pemerintah Republik IndonesiaNo. 82 Tahun 2001 : Pengelolaan Kualitas Air Dan Pengendalian Pencemaran Air. Jakarta.
Ruiz JLL, Garrudo MEG. 1994. Zeolite in Marine Nitrogen Transformations. Aquaculture Engineering. 13:147-152.
Saifudin MR dan Astuti D. Kombinasi Media Filter untuk Menurunkan Kadar Besi (Fe). Jurnal Penelitian Sains & Teknologi, Vol. 6, No. 1, 2006: 49-64. Saeni MS. 1986. Kemampuan Saringan Pasir, Ijuk dan Arang Dalam
Peningkatan Kualitas Fisik dan Kimia Air DAS Ciliwung. Disertasi Fakultas Pascasarjana IPB. Bogor.
Saeni MS. 1989. Kimia Lingkungan. Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi. Depdikbud dan PAU Ilmu Hayat IPB. Bogor.
Saeni MS. 1991. Dampak Pada Kualitas Air. Kursus Dasar dan Penyusun Analisis Mengenai Dampak Lingkungan. Pusat Penelitian Lingkungan Hidup. Lembaga Penelitian IPB. Bogor.
Saeni MS, Darusman LK. 2000. Penuntun Praktikum Kimia Lingkungan. Jurusan Kimia FMIPA IPB.Bogor.
Sandec S. 1996. Surface Water Treatment by Roughing Filters A Design, Construction and Operation Manual.
Selintung M, Syahrir S. 2012. Studi Pengolahan Air Melalui Media Pasir Kuarsa (Studi Kasus Sungai Malimpung). Prosiding Hasil Penelitian Fakultas Teknik. Jurusan Teknik Sipil Universitas Hasanuddin. Makasar.
Siallagan D, Suwardi. 2003. Pengaruh Zeolit Terhadap Logam Berat dan Bahan Kimia Terlarut pada Air Tanah : Studi Kasus Areal Pemukiman Darmaga Bogor Jawa Barat. Jurnal Zeolit Indonesia. 2(1):31-36.
Sugiharto. 1987. Dasar-dasar Pengelolaan Air Limbah. Universitas Indonesia (UI Press). Jakarta. Perikanan. Departemen Pekerjaan Umum. Bandung.
22
23 Lampiran 2 Data hasil perhitungan konduktivitas hidrolik bahan penyusun artificial aquifer
Media
h1 h2 l t A a k k
rataan
k Q Q
rataan
(cm) (cm) (cm) (det) (cm2) (cm2) (cm/det) (cm/det) (m/hari) (cm3/det) (cm3/det)
Koral 38 70 100 8 45.62 5.07 0.8475 1.11 960.08 125.00 163.89
5 1.3561 200.00
6 1.1300 166.67
Zeolit 44 70 100 12 45.62 5.07 0.4294 0.51 436.99 83.33 98.15
10 0.5153 100.00
9 0.5726 111.11
Arang 57 85 100 19 45.62 5.07 0.2334 0.23 201.68 52.63 52.63
19 0.2334 52.63
19 0.2334 52.63
Pasir 42 51 100 74 45.62 5.07 0.0291 0.030 25.79 13.51 13.85
75 0.0287 13.33
68 0.0317 14.71
Gabungan 52 69 100 15.3 45.62 5.07 0.2052 0.21 182.509 65.36 67.29
14.32 0.2192 69.83
24 24
Lampiran 3 Data hasil pengujian kualitas air
Parameter Satuan
Baku Mutu Kelas Air I (PP.82/2001)
Air Sungai
Air Sungai setelah melalui artificial aquifer Pasir Koral Zeolit Arang Gabungan
TSS mg/L 50 12.000 4.500 10.500 7.000 6.500 7.500
BOD mg/L 2 2.716 3.107 2.055 1.859 1.419 1.627
COD mg/L 10 10.101 10.202 8.586 6.061 4.040 6.061
26 26
Lampiran 5 Artificial aquifer dengan koral
27 Lampiran 6 Artificial aquifer dengan zeolit
28 28
Lampiran 7 Artificial aquifer dengan arang
29 Lampiran 8 Artificial aquifer dengan pasir
30 30
Lampiran 9 Artificial aquifer dengan gabungan (koral-zeolit-arang-pasir)
32
Lampiran 11 Metoda pengukuran parameter TSS
Analisa Parameter Kadar Padatan Tersuspensi Total (TSS)
1. Metode :Gravimetri.
2. Tujuan :Untukmenentukan kadar padatan tersuspensi total. 3. Acuan :
4. Peralatan yang diperlukan : Neraca analitis
Oven
Alat penyaring yang dilengkapi dengan pompa vakum Desikator
Pinset
Pipet volume 50, 100 mL Kaca arloji
Pengaduk magnetik
5. Bahan kimia dan bahan penunjang yang diperlukan : Kertas saring (filter) 2 μm
Air suling 6. Cara kerja :
a. Persiapan sampel :
1) Sampel diawetkan pada suhu 4 oC untuk meminimalkan dekomposisi mikrobiologikal terhadap padatan dan disimpan tidaklebih dari 24 jam.
2) Pisahkan partikel besar yang mengapung.residu yang berlebihan dalam saringan dapat mengering membentuk kerak dan menjebak air, untuk itu volume sampel dibatasi agar tidak menghasilkan residu lebih dari 200 mg. Dan untuk sampelyang mengandung padatan terlarut tinggi,bilas residu dengan air suling yang menempel dalam kertas saring untuk memastikan zat yang terlarut telah benar-benar dihilangkan.
b. Persiapan kertas saring :
1) Letakkan kertas saring pada alat penyaring, pasang pompa vakum dan wadah pencuci air suling 20mL.
2) Lanjutkan penyedotan untuk menghilangkan semua sisa air.
3) Pindahkan kertas saring dari alat penyaring ke wadah timbang alumunium.
4) Keringkan dalam oven pada suhu 103 oC- 105 oC selama 1 jam. 5) Dinginkan dalam desikator kemudian timbang.
6) Ulangi pemanasan dan penimbangan sampai diperoleh bobot tetap.
c. Pengujian sampel :
1) Aduk sampel dengan pengaduk magnetic untuk memperoleh sampel yang lebih homogen.
2) Pipet sejumlah volume sampeldan pidahkan ke dalam alat penyaring yang telah dilengkapi filter dan telah diketahui bobot tetapnya.
3) Lakukan penyedotan, cuci kertas saring atau saringan dengan 3 x 10 mL air suling, biarkan kering sempurna.
4) Lanjutkan penyaringan dengan vakum selama 3 menit agar diperoleh penyaringan sempurna (sampel dengan padatan terlarut tinggi memerlukan pencucian tambahan).
5) Pindahkan filter secara hati-hati dari peralatan penyaring dan pindahkan ke wadah timbang alumunium sebagai penyangga.
6) Keringkan dalam oven pada suhu 103 oC-105 oC selama 1 jam. 7) Dinginkan dalam desikator dan timbang.
8) Ulangi pemanasan dan penimbangan sampai memperoleh bobot tetap. 7. Perhitungan
Hitung kadar padatan tersuspensi total dengan rumus :
TSS (mg/L)=
A : Bobot penimbangan filter yang berisi residu padatan tersuspensi total (g) B : Bobot penimbangan filter kosong (g)
34
Lampiran 12 Metoda pengukuran parameter BOD
Analisa Parameter Kadar Kebutuhan Oksigen Biokimiawi
(Biochemical Oxygen Demand, BOD)
1. Metode :Titrimetri -Iodometri dengan modifikasi azida.
2. Tujuan :untuk memperoleh kadar kebutuhan oksigen biokimiawi(BOD) dalam air.
3. Prinsip :Oksigen terlarut dalam larutan basa kuat mengoksidasi mangan sulfat membentuk endapan mangan oksida hidrat. Larutan ini kemudian diasamkan dengan penambahan asam sulfat. Reaksi dengan iodida menghasilkan iodin bebas yang setara dengan BOD dalam sampel air. Iod bebas tersebut dititrasi dengan larutan baku natrium tiosulfat. BOD adalah selisih oksigen terlarut sebelum dan sesudah sebelum pengeraman 5 x 24 jam dalam suhu 20 oC. 4. Acuan :
a. SNI 06-6989-2004 Cara uji oksigen terlarut secara iodometri (modifikasi azida) air dan air limbah
b. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (SMEWW) 20th Edition, 1998, Metode 5210Biochemical Oxygen Demand (BOD)
5. Peralatan yang diperlukan : Buret mikro 10 mL
6. Bahan kimia dan bahan penunjang yang diperlukan : Air suling
Asam sulfat pekat Larutan MnSO4
Larutan Alkali-iodide-azida (NaOH- KI- Azida) Larutan indikator kanji
2) Larutan Alkali-iodide-azida (NaOH- KI- Azida) - Larutkan 500 g NaOH dan 150 g KI dalam air suling
- Tambahkan 10 g NaN3 yang telah dilarutkan dengan 40 mL air suling
- Encerkan dengan air suling sampai 1 L 3) Larutan indikator kanji :
Larutkan 1 g soluble starch dan 0.2 g asam salisilat sebagai pengawet dalam 100 mL air suling panas
4) Larutan Natrium Tio Sulfat 0.025 N :
- Larutkan 6.205 g Na2S2O3.5H2O dalam air suling yang telah
Larutkan 1.2259 g K2Cr2O7 (yang telah dikeringkan pada 105 o
C) selama 2 jam dengan air suling sampai 1000 mL.
Ke dalam 80 mL air suling ditambahkan sambil diaduk 1 mL H2SO4 pekat, 10 mL K2Cr2O7 0.025 N dan 1 g KI, aduk dan simpan
di tempat gelap selama 6 menit. Titrasi dengan larutan Natrium Tio Sulfat 0.025 N sampai terjadi perubahan warna dengan menggunakan indikator kanji.
N =
V : Volume titrasi larutan Natrium Tio Sulfat (mL)
b. Prosedur:
1) Pindahkan sampel ke dalam 2 buah botol BOD
2) Ke dalamsatu bauh botol BOD tambahkan 1 mL larutan MnSO4 dan
1 mL NaOH- KI- Azida dengan pipet tepat di atas permukaan larutan. 3) Tutup segera dan homogenkan sampi terbentuk gumpalan sempurna. 4) Biarkan gumpalan mengendap 5 menit sampai 10 menit.
5) Tambahkan 1mL H2SO4 pekat, tutup dan homogenkan hingga
endapan larut sempurna.
6) Pipet 50 mL larutan tersebut dan masukkan ke dalam erlenmeyer 150 mL. Titrasi dengan larutan Natrium Tio Sulfat 0.025 N dengan menggunakan indicator kanji sampai warna biru tepat hilang.
8. Perhitungan
Hitung kadar oksigen terlarut (BOD) dengan rumus : BOD (mg/L) = BOD0– BOD5
BOD0 dan BOD5 (mg/L)=
BOD0: Kadar BOD sebelum pengeraman 5 X 24 jam
BOD5: Kadar BOD setelah pengeraman 5 X 24 jam
36
N : Normalitas Natrium Tio Sulfat
F : Faktor (Volume botol dibagi volume dikurangi volume pereaksi MnSO4
Lampiran 13 Metoda pengukuran parameter COD
Analisa Parameter Kadar Kebutuhan Oksigen Kimiawi (Chemical
Oxygen Demand, COD)
1. Metode :Titrimetri Kalium bikromat.
2. Tujuan :untuk memperoleh kadar kebutuhan oksigen kimiawi(COD) dalam air.
3. Prinsip :Kandungan oksigen yang digunakan untuk menghancurkan bahan organik diukur oleh besarnya penggunaan zat oksidator kuat (K2Cr2O7).
4. Acuan :
Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (SMEWW) 20th Edition, 1998, Metode 5200Chemical Oxygen Demand (COD)
5. Peralatan yang diperlukan : Oven
Buret 25 mL
Pipet volume 5 dan 10 mL Labu erlenmeyer 125 mL Pipet mohr 10 mL
Corong gelas Piala gelas 100 mL
Tabung, klem, dan rak COD
6. Bahan kimia dan bahan penunjang yang diperlukan : Air suling
Larutan perak sulfat
Larutan pemecah (digestion solution) Kalium Bikromat 0.1 N Larutan indikator Ferroin
Larutan Ferro Ammonium Sulfat (FAS) 0.05 N 7. Cara kerja :
a. Penyiapan reagen :
1) Larutan perak sulfat (Ag2SO4) :
38
2) Larutan pemecah (digestion solution) Kalium Bikromat 0.1 N
- Timbang 4.903 g K2Cr2O7 yang telah dikeringkan 150 oC selama 2
jam
- Larutkan dengan kira-kira 500mL air
- Tambahkan 167 mL asam sulfat pekat dan 33.3 g HgSO4
- Larutkan dan dinginkan dalam suhu kamar - Lalu encerkan dengan air suling sampai 1000 mL 3) Larutan indikator Ferroin:
Larutkan 1.485 g 1.10-phenantroline monohydrat dan 0.695 g FeSO4.7H2O denganair suling dan encerkan sampai 100 mL
4) Larutan Ferro Ammonium Sulfat (FAS) 0.05 N :
- Larutkan 19.6 g Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O dengan 200 mL air suling
tambahkan 20 mL asam sulfat pekat, encerkan dengan air suling sampai 1000 mL.
- Standarisasi (Normalitas) larutan FAS 0.05 N
Pipet 5 mL larutan Kalium Bikromat tambahkan 10 mL air, dinginkan sampai suhu kamar tambahkan 5 tetes indikator ferroin dan titrasi dengan larutan FAS hingga titik akhir berwarna merah bata.
N FAS =
V : Volume penitar larutan FAS (mL)
b. Prosedur:
Pipet 10 mL larutan sampel ke dalam tabung COD tambahkan 5 mL larutanKalium Bikromat 0.1 N dan 15 mL larutan pereaksi asam sulfat, homogenkan. Tutup tabung tersebut dengan klem. Panaskan dalam oven pada suhu 150 oC selama 2 jam. Lakukan blanko dengan menggunakan 10 mL air suling sebagai pengganti sampel.
8. Perhitungan
Kadar COD sebagai mg O/L =
Lampiran 14 Metoda pengukuran parameter total fosfat
Analisa Parameter Kadar Total Fosfat
1. Metode :PersulfatDigestion – Asam Askorbat
2. Tujuan :untuk memperoleh kadar Total Fosfatdalam air.
3. Prinsip :Dalam suasana asam dan panas, Kalium peroksodisulfat akan mengoksidasi bahan organik yangberikatan denganfosfat, sehingga fosfatmenjadi senyawa bebas (terlarut). Senyawa fosfat terlarut selanjutnya bereaksi dengan ammonium molibdat dan kalium antimoni tartrat membentuk senyawaasam fosfomolibdat-heteropoli. Senyawa ini akan direduksi oleh asam askorbat membentuk kompleks biru molibdat.
4. Acuan :
APHA 2012 4500 P E 5. Peralatan yang diperlukan :
Spektrofotometer, dengan panjang gelombang 880 nm Timbangan analitik
Kertas saring dengan ukuran pori 0,45 μm Hotplate
Sendok gelas
6. Bahan kimia dan bahan penunjang yang diperlukan : Air suling
Larutan indikator phenolphthalein Larutan asam sulfat 5 N
Larutan Kalium antimoni tartrat Larutan Amonium heptamolibdat Larutan Asam askorbat
Larutan Induk fosfat 500 mg Larutan baku fosfat 30 mg Larutan baku fosfat 1 mg Larutan kerja fosfat
40
ii. Larutan Kalium antimoni tartrat
Dilarutkan 1.3715 g kalium antimoni tartrat dengan 400 mL airsuling dalam labu ukur 500 mL. kemudian tambahkan air suling hingga tepat tanda tera dan dihomogenkan. Catatan: Disimpan dalam botol kaca dan tertutup
iii. Larutan Amonium heptamolibdat
Dilarutkan 20 g Amonium heptamolibdat denganair suling dan encerkan sampai 500 mL. Catatan: Disimpan dalam botol kaca dan tertutup
Dicampurkan berturut-turut 50 mL larutan asam sulfat, 5 mL larutan Kalium antimoni tartrat, 15 mL larutan Amonium heptamolibdat, dan 30 mL larutanAsam askorbat. Lakukan pengadukan setiap setelah penambahan masing-masing larutan. Penambahan dilakukan pada temperature ruang. Catatan 1: jikaterjadi kekeruhan pada larutan campuran, larutan dikocok dan dibiarkan beberapa menit sampai hilang kekeruhannya sebelum digunakan. Catatan 2: larutan campuran inistabil selama 4 jam.
vi. Larutan Induk fosfat 500 mg
Dilarutkan 219.5 mg kalium dihidrogen fosfat anhidrat dengan 100 mL air suling dalam labu ukur 1000 mL, kemudian tambahkan air suling sampai tepat tanda tera dan dihomogenkan.
vii. Larutan baku fosfat 30 mg
Dipipet 10 mL larutan induk fosfat dan masukkan ke dalam labu ukur 100 mL. Kemudian ditambahkan air suling sampai tepat tanda tera dan dihomogenkan. Catatan : konsentrasi nyata = 32.63 mg fosfat viii.Larutan baku fosfat 1 mg
b. Prosedur:
i. Kurva kalibrasi
Spektrofotometer dioptimalkan sesuai dengan instruksi alat kerja Dipipet 50mL larutan kerja fosfatdan dimasukkan masing-masing kedalam erlenmeyer
Ditambahkan 0.05 mL indikator phenolpthalein. Jikaterbentuk warna merah muda ditambahkan tetes demi tetes larutan asam sulfat sampai warna hilang
Ditambahkan 8 mL larutan campuran dan dihomogenkan
Serapan larutan diukur pada panjang gelombang 880 nm selama10-30 menit
Dibuat kurva kalibrasi hubungan antara konsentrasi fosfat dengan absorbansi, kemudian ditentukan persamaan garis lurusnya.
ii.Destruksi
Disiapkan 50 mL sampel ke dalam gelas piala. Ditambahkan 0.05 mL larutan indikator phenolpthalein. Jikalarutan merah timbul, ditambahkan beberapa tetes larutan asam sulfat sampai warnanya hilang. Kemudian ditambahkan 1 mL asam sulfat dan 0.4 g padatan Amonium persulfat atau 0.5 g Kalium persulfat
Larutan diaduk dan dididihkan di atas hotplate 30-40 menit atau sampai tersisa volume larutan 10 mL.campuran organophophorus seperti AMP membutuhkan waktu 1.5 – 2 jam untuk digest sempurna.Larutan didinginkan kemudian diencerkan dengan air suling hingga 50 mL.
iii.Pewarnaan
Dipipet 50 mL contoh uji dan dimasukkan kedalam erlenmeyer 125 mL
Ditambahkan 0.05 mL indikator phenolpthalein. Jika terbentuk warna merah muda ditambahkan tetes demi tetes larutan asam sulfat sampai warna hilang
Ditambahkan 8 mL larutan campuran dan dihomogenkan
Serapan larutan diukur pada panjang gelombang 880 nm selama 10-30 menit
Gunakan pereaksi blanko sebagai larutan pembanding Koreksi untuk kekeruhan ataugangguan warna
a. warna alami dan air umumnya tidak mengganggu pada penggunaan panjang gelombang yang tinggi
42
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Cilacap, Jawa Tengah pada tanggal 20April 1987 dari Pasangan Bapak Muslim dan Ibu Kamsiyah. Penulis adalah anak kedua darienambersaudara. Penulis telah menempuh pendidikan di MIAl-HikamJakarta (1993-1999), MTSAl-Falah Jakarta (1999-2002) dan MAAl-Falah Jakarta (2002-2005). Penulis melanjutkan kuliah di Program Studi S1 Teknik PertanianInstitut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur SPMB (Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru) Tahun 2005. Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif di organisasi kampus (Himpunan Mahasiswa Teknik Pertanian, dan BEM-Fateta IPB).
