1
Lahan Basah Buatan dengan Tanaman Paku Air (
Azolla
Microphylla
)
Artificial Wetland by Water Fern Plant (
Azolla
Microphylla
)
Nadaa Puspitasari1, Melati Ferianita Fachrul1, Ratnaningsih1 1 Jurusan Teknik Lingkungan, Fakultas Arsitektur Lanskap dan Teknologi
Lingkungan Universitas Trisakti E-mail: ratnaningsih@trisakti.ac.id Sejarah artikel:
Diterima: Januari 2021 Revisi: Februari 2021 Disetujui: Maret 2021 Terbit online: Mei 2021
ABSTRAK
Tujuan dari penelitian ini adalah menghitung kerapatan dan laju pertumbuhan, efisiensi COD, BOD, rasio BOD5/COD dan nilai (r), (kA), dan (kV). Metode penelitian menggunakan lahan basah buatan tipe aliran horizontal dengan tanaman Azolla microphylla dan media kerikil dan pasir. Air limbah berasal dari air limbah campuran dari titik inlet. Reaktor yang digunakan terdiri atas 3 yaitu, R0 (kontrol), R1 (25% air limbah; 75% air bersih), R2 (50% air limbah; 50% air bersih). Aklimatisasi tanaman dengan beban 25% dan 50% air limbah masing-masing reaktor luas penutup awal 40%. Debit lahan basah buatan 51,84 m3/hari. Hasil penelitian
menunjukkan sistem lahan basah buatan dengan beban 25% hasil laju pertumbuhan berkisar 0,1145 gr/hari– 0,1682 gr/hari pada kerapatan 37,04–118,52 ind/m2, laju pertumbuahan dengan beban 50% antara 0,1030
gr/hari–0,2653 gr/hari pada kerapatan 37,04 ind/m2–103,70 ind/m2. Efisiensi COD pada kerapatan tanaman
dengan beban 25% berkisar 15,89%-56,16%, BOD 14,26%-24,33% pada kerapatan 37,04-118,52 ind/m2,efisiensi COD dengan beban 50% air limbah 20,18%-29,55%, BOD 15,52%-22,65% pada kerapatan
37,04-140,74 ind/m2. Beban organik yang tersisihkan pada parameter COD yaitu 8294–20373 kgCOD/ha/hari
pada reaktor 1 dan 15759-32348 kgCOD/ha/hari pada reaktor 2, BOD yaitu 7393-12612 kgBOD/ha/hari pada reaktor 1 dan 8046-18483 kg BOD/ha/hari pada reaktor 2. COD rata-rata pada reaktor 1 nilai (R) 6102 gr/m2/hari, kA 38,58 m/hari, kV 0,10/hari. Nilai rata-rata COD pada reaktor 2 nilai (r) 8858 gr/m2/hari, kA 53,41
m/hari, kV 0,14/h. Nilai BOD pada reaktor 1 nilai (r) 3754 gr/m2/hari, kA 38,77 m/hari, kV 0,10/hari. Pada
reaktor 2 rata-rata (r) 4148 gr/m2/hari, kA 44,09 m/hari, dan kV 0,11/hari.
Kata Kunci : Air limbah domestic; COD; BOD; Azolla microphylla
ABSTRACT
The aim of this research is to calculate density and growth rate, efficiency of COD, BOD, BOD5/COD ratio and
values (r), (kA), and (kV). The research method used a horizontal flow type artificial wetland with Azolla microphylla plants and gravel and sand media. Wastewater comes from mixed wastewater from the inlet point. The reactor used consists of 3, namely, R0 (control), R1 (25% wastewater; 75% clean water), R2 (50% wastewater; 50% clean water). Acclimatization of plants with a load of 25% and 50% of the wastewater of each reactor with 40% initial cover area. The discharge of artificial wetlands is 51,84 m3/day. The results
showed that the artificial wetland system with a load of 25% resulted in growth rates ranging from 0,1145 gr/day-0,1682 gr/day at a density of 37,04–118,52 ind/m2, the growth rate with a load of 50% between 0,1030
gr/day–0,2653 gr/day at a density of 37,04 ind/m2–103,70 ind/m2. COD efficiency at plant density with a load
of 25% ranges from 15,89%-56,16%, BOD 14,26%-24,33% at a density of 37,04-118,52 ind/m2, COD efficiency
with a load of 50% water waste 20,18%-29,55%, BOD 15,52%-22,65% at a density of 37,04-140,74 ind/m2.
The removed organic load in COD parameters is 8294-20373 kgCOD/ha/day in reactor 1 and 15759-32348 kgCOD/ha/day in reactor 2, BOD is 7393-12612 kgBOD/ha/day in reactor 1 and 8046-18483 kgBOD/ha/day in reactor 2. Average COD in reactor 1 value (R) 6102 gr/m2/day, kA 38,58 m/day, kV 0,10/day. The average
value of COD in the reactor 2 values (r) 8858 gr/m2/day, kA 53,41 m/day, kV 0,14/day. The value of BOD in
the reactor 1 value (r) 3754 gr/m2/ day, kA 38,77 m/day, kV 0,10/day. In reactor 2 the average (r) was 4148
gr/m2/day, kA 44,09 m/day, and kV 0,11/day.
2
1. PENDAHULUAN
Volume air limbah domestik meningkat 5 juta m3 pertahun, dengan peningkatan kandungan
rata-rata 50% (Devianasari, 2011). Banyaknya air limbah yang tidak dilakukan pengolahan terlebih dahulu maka menyebabkan terjadinya pencemaran, karena kandungan zat pencemar yang terkandung pada air limbah domestik melebihi baku mutu dan tidak sesuai dengan Peraturan Menteri Lingkungan Hidup No. 68 tahun 2016 tentang baku mutu air limbah domestik.
Air limbah domestik terbagi menjadi 2 (dua) jenis yaitu greywater dan blackwater.
Greywater berasal dari kegiatan rumah tangga seperti, mencuci piring, mandi, mengepel lantai, dan sebagainya. Sedangkan blackwater berasal dari air buangan toilet yang umumnya ditampung dalam septic tank (Umar, 2011). Menurut Putri (2015) untuk menurunkan konsentrasi beban organik yang berasal dari air limbah, hal itu diperlukan pengolahan limbah cair yang menerapkan pengolahan biaya rendah, teknologi sederhana dan praktis dalam pemeliharaannya. Pengolahan yang dapat dilakukan yaitu dengan sistem lahan basah buatan dengan tanaman air (Vymazal, 2010).
Azolla microphylla sebagai tumbuhan air yang memiliki potensi dalam menurunkan beban pencemar yang memiliki zat organik yang tinggi (Ginting, 2017). Penelitian yang dilakukan Akhmar (2007) dengan tumbuhan yang sama dalam air limbah cair tahu dengan variasi kerapatan tanaman harus disesuaikan dengan luas permukaan dari media tanam, jika tidak sesuai maka akan menimbulkan pendangkalan dan merombak beban organik akibat pembusukan tanaman dan menyebabkan kenaikan konsentrasi zat organik itu sendiri. Maka dalam penelitian ini menggunakan sistem lahan basah buatan dengan menggunakan tanaman Azolla microphylla sebagai fitoremedian untuk menganalisis parameter COD, dan BOD5.
Tujuan dalam penelitian ini meliputi kerapatan tanaman terhadap efisiensi COD dan BOD5,
menghitung rasio BOD5/COD, dan menghitung nilai konstanta penyisihan massa (r),
konstanta tingkat penyisihan areal (kA), dan konstanta tingkat penyisihan volumetrik (kV) untuk mengetahui kondisi operasional lahan basah buatan.
2. METODOLOGI
2.1 Waktu dan Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan pada bulan Maret-Mei 2020 dengan lahan basah buatan skala pilot tipe aliran horizontal yang dilakukan di Gedung K, Fakultas Arsitektur Lanskap Teknologi Lingkungan. Air limbah yang diolah berasal dari Instalasi Pengolahan Air Limbah Gedung M, Syarief Thayeb.
2.2 Alat
Drum plastik berdiameter 58 cm, ember berdiameter 38 cm, pompa, selang, jerigen 1,5 L, timbangan analitik, gelas ukur, reaktor lahan basah buatan terdiri atas 3 yaitu, reaktor kontrol (R0), reaktor dengan beban 25% air limbah ; 75% air bersih, reaktor dengan beban 50% air limbah ; 50% air bersih dengan luas penutup awal 40%.
2.3 Bahan
Limbah yang digunakan dalam penelitian ini adalah air limbah domestik yang berasal dari Instalasi Pengolahan Air Limbah Gedung M, Syarief Thayeb Universitas Trisakti.
3
2.4 Media Lahan Basah Buatan
Sebagai media lahan basah buatan digunakan kerikil dengan ketinggian 15 cm dan pasir ketinggian 10 cm.
2.5 Lahan Basah Buatan
Konstruksi lahan basah buatan yang dirancang masing-masing reaktor yang terdiri atas 3 yaitu dengan ukuran 90 cm x 30 cm x 50 cm. Dimensi reaktor dan media yang digunakan, dapat dilihat pada Gambar 1 dan Gambar 2.
Gambar 1. Dimensi Lahan Basah Buatan dengan Tanaman Azolla microphylla
Gambar 2. Dimensi Lahan Basah Buatan Tanpa Tanaman Azolla microphylla
2.6 Metode Analisis Sampel
Metode analsisis parameter kualitas air yang digunakan yaitu :
Tabel 1 Metode Analisis Parameter Kualitas Air
Parameter Satuan Metode
COD mg/L Refluks
4
2.7 Tahap Analisis Data
Kualitas air limbah dapat diketahui dengan menguji air sampel yang sudah diambil. Berikut adalah metode-metode yang dilakukan selama pengujian air sampel pada Laboratorium.
1. Perhitungan Debit
Menentukan debit aliran menggunakan rumus sebagai berikut : 𝑄 = 𝑉
𝑡 ………..(1)
Dimana :
Q = Debit aliran (m/hari) V = Volume (m3/hari)
2. Efisiensi Penyisihan
Menurut Abdelhakeem (2016), perhitungan efisiensi penyisihan pada air limbah yaitu sebagai berikut :
Efisiensi (%) = 𝐶𝑖𝑛−𝐶𝑜𝑢𝑡
𝐶𝑖𝑛 𝑥 100% ……….. (2)
Dimana :
Cin : Nilai parameter air limbah domestik sebelum perlakuan
Cout : Nilai parameter air limbah domestik sesudah perlakuan
3. Menentukan Waktu Tinggal Hidrolis
Td = 𝑉
𝑄 ……….. (3)
Dimana :
Q = Debit (m/hari)
V = Volume lahan basah buatan (m3)
T = Waktu yang diperlukan (hari)
4. Menghitung Laju Pertumbuhan Relatif
Menurut Baskoro (2016) dibawah ini merupakan rumus laju pertumbuhan relatif tanaman :
RGR = ln 𝑤2−ln 𝑤1
𝑇2−𝑇1 ……….. (4)
Dimana :
RGR = Laju pertumbuhan relatif (gram/hari) W1 = Berat awal (gram)
W2 = Berat pada hari ke-i (gram) T1 = Waktu pengamatan awal
T2
=
Waktu pengamatan pada hari ke-i5. Menghitung Kerapatan Tanaman (ind/m2)
Menurut Surdina (2016) rumus untuk mengukur kerapatan tanaman Azolla microphylla
pada penelitian ini menggunakan rumus : D = 𝑛
𝐴 ……….(5)
5 D = Kerapatan (ind/m2)
n = Jumlah individu
A = Luas area pengambilan sample (m2)
6. Tingkat Penyisihan Massa
Menurut Abdelhakeem (2016) berikut merupakan perhitungan tingkat penyisihan massa
R = q (Cin – Cout) ………(6)
R = tingkat penyisihan massa (g/m2/hari)
q = hydraulic loading rate (m/hari)
7. Konstanta Laju Penyisihan
Perhitungan konstanta laju penyisihan sebagai berikut : ln (Cout/Cin) = -kA/q ………..(7)
Dimana :
R = tingkat penyisihan massa (gr/m2/hari)
q = hydraulic loading rate (m/hari) = Q/A
Q = debit yang melalui lahan basah buatan (m/hari) A = luas lahan basah buatan (m2)
kA = konstanta tingkat penyisihan areal (m/hari)
8. Konstanta Laju Penyisihan Volumetrik (kV)
Perhitungan konstanta laju penyisihan volumetri sebagai berikut : ln (Cout/Cin) = -kVt
Dimana :
kV = konstanta tingkat penyisihan massa (gr/m2/hari)
t = waktu retensi hidrolis di lahan basah buatan () = Vε/Q V = volume lahan basah buatan (m3)
Ε = porositas media lahan basah buatan
Q = debit yang melalui lahan basah buatan (m/hari)
3.
HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Karakteristik Air Limbah Domestik
Karakteristik air limbah yang sebelum dilakukan pengolahan yaitu :
Tabel 2. Karakteristik Awal Air Limbah Domestik
No Parameter Satuan Kualitas
Air Limbah
Baku Mutu PerMenLH No. 68 Tahun 2016
1. BOD mg/L 65 30
2. COD mg/L 195,5 100
3.2 Pertumbuhan Tanaman Tahap Aklimatisasi
Aklimatisasi dilakukan sebagai media dengan kondisi lingkungan yang baru, selama proses aklimatisasi dilakukan penimbangan berat tanaman Azolla microphylla dengan luas penutup awal 40%. Usia tanaman yang digunakan berumur 2 minggu. Berikut biomassa pertumbuhan tanaman Azolla microphylla dapat dilihat pada Tabel 3.
6
Tabel 3 Biomassa Tanaman Azolla microphylla Aklimatisasi
Hari ke- Berat (gram)
Reaktor 1 Reaktor 2 1 10 10 2 14 17 4 18 20 6 21 26 8 25 27 10 32 38
Berdasarkan Tabel 3 dapat dilihat bahwa biomassa tanaman yang digunakan untuk penelitian selanjutnya adalah pada hari ke-10. Biomassa tanaman Azolla microphylla
bertambah dua kali lipat dalam kurun waktu tujuh hari. Hal ini dipengaruhi oleh tinggi genangan air. Reaktor 2 memiliki biomassa lebih besar dibandingkan reaktor 1 disebabkan oleh persentase beban air limbah yang lebih tinggi.
3.3 Laju Pertumbuhan Tanaman Azolla microphylla
Berikut merupakan hasil perhitungan laju pertumbuhan tanaman Azolla microphylla
Tabel 4. Laju Pertumbuhan Tanaman Azolla microphylla
Hari Laju Pertumbuhan (g/hari)
Reaktor 1 Reaktor 2 1 0 0 2 0,1682 0,2653 4 0,1469 0,1733 6 0,1237 0,1593 8 0,1145 0,1242 10 0,1163 0,1335
Berdasarkan Tabel 4 dapat dilihat bahwa laju pertumbuhan pada reaktor 2 lebih tinggi. Hal ini disebabkan oleh biomassa tanaman pada reaktor 2 dengan beban 50% air limbah ; 75% air bersih lebih besar dibandingkan pada reaktor 1 dengan beban 25% air limbah dan 75% air bersih. Menurut Astuti (2012) dengan menggunakan tanaman Eceng gondok, jika biomassa tanaman meningkat namun laju pertumbuhan menurun hal ini disebabkan oleh terjadinya kompetisi intraspesifik cahaya.
3.4 Kerapatan Tanaman Azolla microphylla
Hasil perhitungan kerapatan tanaman pada lahan basah buatan dapat dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4. Kerapatan Tanaman Azolla microphylla
Hari ke Reaktor 1 Reaktor 2
1 37,04 37,04
2 51,85 62,96
7
6 77,78 96,30
8 92,59 100
10 118,52 140,74
Berdasarkan Tabel 4 dapat dilihat bahwa kerapatan tanaman Azolla microphylla pada reaktor 2 dengan beban 50% air limbah dan 50% air bersih lebih besar. Hal ini disebabkan oleh biomassa tanaman pada reaktor 2 lebih tinggi.
3.5 Efisiensi Penyisihan Parameter COD Tanpa Tanaman
Tabel 5. Efisiensi Penyisihan Tanpa Tanaman
Sampling Hari (Ke-)
1 2 4 6 8 10
Inlet 270,4 179,2 201,6 176 180,8 160
Outlet 200 140,8 166,4 147,2 156,8 144
% 26,04% 21,43% 17,46% 16,36% 13,27% 10%
Dari Tabel 5 diatas adanya penurunan efisiensi penyisihan COD tanpa tanaman Azolla microphylla. Kecenderungan penurunan pada lahan basah buatan tanpa tanaman ini, disebabkan oleh terjadinya pengolahan biologis yang terjadi pada unit multilayer filtration.
3.6 Kerapatan Tanaman Terhadap Efisiensi Penyisihan COD
Tabel 6. Kerapatan Tanaman Terhadap Efisiensi Penyisihan COD Hari
Ke- Reaktor 1 Efisiensi (%) Reaktor 2 Efisiensi (%)
1 37,04 23,53% 37,04 29,55% 2 51,85 20,37% 62,96 28,46% 4 66,67 56,16% 74,07 25,00% 6 77,78 13,64% 96,30 20,18% 8 92,59 16,51% 100,0 21,74% 10 118,52 15,89% 140,74 20,21%
8 Gambar 3. Kerapatan Tanaman Terhadap Efisiensi COD
Berdasarkan Tabel 6 dan Gambar 3 pada reaktor 1 dilihat bahwa efisiensi penyisihan tertinggi sebesar 56,16% yang terjadi pada hari ke-4 dengan kerapatan tanaman 66,67 ind/m2 dan efisiensi terendah sebesar 13,65% yang terjadi pada hari ke-6 dengan
kerapatan tanaman 77,78 ind/m2. Sementara itu pada reaktor 2 efisiensi penyisihan
tertinggi sebesar 29,55% yang terjadi pada hari-1 dengan kerapatan tanaman 37,04 ind/m2
dan efisiensi terendah sebesar 20,18% dengan kerapatan tanaman 96,30 ind/m2. Kedua
reaktor memiliki efisiensi yang cenderung menurun, namun reaktor 2 dengan beban 50% air limbah lebih besar penurunannya, hal ini disebabkan oleh beban organik yang terkandung dalam air limbah pada reaktor 2 lebih banyak. Tinggi atau rendahnya penyisihan disebabkan oleh banyaknya organik yang terkandung dalam lahan basah buatan.
3.7 Efisiensi Penyisihan Parameter BOD5 Tanpa Tanaman
Tabel 7 Efisiensi Penyisihan Tanpa Tanaman
Sampling Hari (Ke-)
1 2 4 6 8 10
Inlet 116 121 101 125 122 111
Outlet 74 82 68 91 96 91
% 42,46% 39,01% 33,14% 33,56% 26,01% 20,13%
Dari Tabel 7 diatas adanya penurunan efisiensi penyisihan BOD tanpa tanaman Azolla microphylla. Kecenderungan penurunan pada lahan basah buatan tanpa tanaman ini, disebabkan oleh terjadinya pengolahan biologis yang terjadi pada unit multilayer filtration. Media berperan dalam membantu terjadinya proses sedimentasi serta membantu penyerapan bau dari gas hasil biodegradasi, serta tempat berkembangbiaknya mikroorganisme (Supradata, 2005). 0.00% 10.00% 20.00% 30.00% 40.00% 50.00% 60.00% 0.00 50.00 100.00 150.00 Pe ny isih an (%)
Kerapatan Tanaman (ind/m2)
Reaktor 1 Reaktor 2
9
3.8 Kerapatan Tanaman Terhadap Efisiensi Penyisihan BOD5
Tabel 8 Kerapatan Tanaman Terhadap Efisiensi BOD5
Hari Ke- Reaktor 1 Efisiensi (%) Reaktor 2 Efisiensi (%) 1 37,04 23,07% 37,04 16,78% 2 51,85 17,20% 62,96 22,65% 4 66,67 24,33% 74,07 16,36% 6 77,78 15,52% 96,30 23,91% 8 92,59 14,26% 100,0 21,39% 10 118,52 16,36% 140,74 15,52%
Gambar 4 Kerapatan Tanaman Terhadap Efisiensi BOD5
Berdasarkan Tabel 8 dan Gambar 4 dapat dilihat efisiensi penyisihan tertinggi terhadap kerapatan tanaman sebesar 23,07% dengan kerapatan tanaman 37,04 ind/m2 dan efisiensi
terendah sebesar 14,26% dengan kerapatan 92,59 ind/m2 pada reaktor 1 dengan beban
25% air limbah, sedangkan pada reaktor 2 dengan beban 50% air limbah efisiensi tertinggi sebesar 23,91% dengan kerapatan tanaman 96,30 ind/m2 dan efisiensi terendah sebesar
15,52% dengan kerapatan tanaman 140,74%. Hal ini disebabkan oleh keberadaan tanaman Azolla microphylla dapat menurunkan efisiensi penyisihan dengan diserapnya zat organik oleh tanaman tersebut. Adaya penurunan efisiensi penyiishan disebabkan oleh peningkatan kerapatan tanaman pada reaktor.
3.9 Rasio BOD5/COD pada Unit Lahan Basah Buatan Tanpa Menggunakan
Tanaman
Berdasarkan Gambar 5 dapat dilihat rasio BOD5/COD inlet berkisar antara 0,43-0,71,
sedangkan pada outlet berkisar antara 0,41-0,63. Rasio BOD5/COD pada titik inlet dan
oulet mengalami penurunan yang disebabkan oleh beban organik yang terdapat pada titik
inlet belum adanya proses filtrasi yang menyebabkan zat organik terurai. Sedangkan pada titik outlet lebih rendah disebabkan oleh adanya proses filtrasi sehingga sudah terjadinya
0.00% 5.00% 10.00% 15.00% 20.00% 25.00% 30.00% 0.00 50.00 100.00 150.00 Pre ny isih an (%)
Kerapatan Tanaman (ind/m2)
10 penguraian zat organik. Dalam air limbah jika semakin tinggi rasio BOD5/COD menunjukkan
bahwa semakin tinggi kemampuan biodegradasi air limbah.
Gambar 5 Rasio BOD5/COD pada Lahan Basah Buatan Tanpa Tanaman
Berdasarkan Gambar 5 dapat dilihat rasio BOD5/COD inlet berkisar antara 0,43-0,71,
sedangkan pada outlet berkisar antara 0,41-0,63. Rasio BOD5/COD pada titik inlet dan
oulet mengalami penurunan yang disebabkan oleh beban organik yang terdapat pada titik
inlet belum adanya proses filtrasi yang menyebabkan zat organik terurai. Sedangkan pada titik outlet lebih rendah disebabkan oleh adanya proses filtrasi sehingga sudah terjadinya penguraian zat organik. Dalam air limbah jika semakin tinggi rasio BOD5/COD menunjukkan
bahwa semakin tinggi kemampuan biodegradasi air limbah.
3.10 Rasio BOD5/COD pada Unit Lahan Basah Buatan Dengan Menggunakan
Tanaman
Tabel 9 Rasio BOD5/COD pada Lahan Basah Buatan
Hari
Ke- Reaktor 1 Inlet Reaktor 2 Inlet Reaktor 1 Outlet Reaktor 2 Outlet
1 0,72 0,45 0,76 0,52 2 0,60 0,54 0,63 0,60 4 0,48 0,58 0,68 0,66 6 0,58 0,58 0,57 0,56 8 0,61 0,63 0,63 0,66 10 0,60 0,62 0,60 0,64
Berdasarkan Tabel 9 dapat dilihat nilai rasio BOD5/COD dengan menggunakan tanaman
Azolla microphylla pada inlet berkisar antara 0,48-0,72 dan outlet 0,57–0,76 pada reaktor
1 2 4 6 8 10 INLET 0.43 0.67 0.50 0.71 0.68 0.69 OUTLET 0.37 0.58 0.41 0.62 0.61 0.63 0.43 0.67 0.50 0.71 0.68 0.69 0.37 0.58 0.41 0.62 0.61 0.63 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 R asio BO D5 /CO D
11 1 dengan beban 25% air limbah dan 75% air bersih, sedangkan pada reaktor 2 inlet
berkisar antara 0,45-0,63 dan outlet berkisar antara 0,52-0,66. Efisiensi penyisihan BOD dan COD dalam air limbah domestik akan saling berhubungan dikarenakan dalam penggunaan pengolahan biologis perlu dilihat rasio BOD5/COD.
3.11 Nilai Konstanta R, kA, kV pada Lahan Basah Buatan Tipe Aliran
Horizontal dengan Tanaman Azolla microphylla
Nilai konstanta tingkat penyisihan massa R, konstanta tingkat penyisihan areal (kA), dan konstanta tingkat penyisihan volumetrik (kV) berfungsi untuk mengetahui kondisi operasional pada proses pengolahan air limbah pada lahan basah buatan dalam menyisihkan parameter COD dan BOD. Perhitungan ini menggunakan debit (Q) pada lahan basah buatan yaitu sebesar 51,84 m3/hari dengan lahan basah buatan yaitu 0,27 m2.
Dibawah ini adalah tabel perhitungan COD, BOD5
Tabel 10. Perhitungan Nilai Konstanta Parameter COD Reaktor 1
Hari
Ke- (mg/L) Cin (mg/L) Cout Efisiensi (%) Hydraulic Loading Rate (q) Tingkat Penyisihan Massa (R) Ln Konstanta Tingkat Penyisihan Areal (Ka) Hydraulic Retention Time (t) (Kv)
m/hari gr/m2/hari (Cout/Cin) m/hari hari /hari
1 163,2 124,8 23.53% 192 7373 0,27 51,51 2 0,13 2 172,8 137,6 20.37% 192 6758 0,23 43,73 2 0,11 4 180,0 140,7 21.83% 192 7546 0,25 47,29 2 0,12 6 179,2 152,0 15.18% 192 5222 0,16 31,61 2 0,08 8 196,8 162.2 17.58% 192 6643 0,19 37,12 2 0,10 10 160,0 144,0 10.78% 192 3072 0,11 20,23 2 0,05
Tabel 11 Perhitungan Nilai Konstanta Parameter COD Reaktor 2
Hari
Ke- (mg/L) Cin (mg/L) Cout Efisiensi (%)
Hydraulic Loading Rate (q) Tingkat Penyisihan Massa (R) Ln Konstanta Tingkat Penyisihan Areal (Ka) Hydraulic Retention Time (t) (Kv)
m/hari gr/m2/hari (Cout/Cin) m/hari hari /hari
1 211,2 148,8 29.55% 192 11981 0,35 67,24 2 0,18 2 208,0 148,8 28.46% 192 11366 0,33 64,31 2 0,17 4 192,0 144,0 25.00% 192 9216 0,29 55,23 2 0,14 6 182,4 145,6 20.18% 192 7066 0,23 43,27 2 0,11 8 184,0 144,0 21.74% 192 7680 0,25 47,06 2 0,12 10 150,4 120,0 20.21% 192 5837 0,23 43,35 2 0,11
Reduksi pencemar air limbah terlihat dari efisiensi kinerja reaktor. Penurunan pencemar dalam air limbah yang diperlakukan dengan menggunakan fitoremediasi memperlihatkan pencemar dimanfaatkan untuk pertumbuhan biomassa tanaman. Proses fitoremediasi dengan tanaman air secara nyata menurunkan kadar NH4 dan PO4 melalui mekanisme
nitrifikasi dan penyerapan. Kondisi ini terkait dengan Hydraulic Retention Time (HRT) (Abed et al., 2019).
12
Tabel 12. Perhitungan Nilai Konstanta Parameter BOD5 Reaktor 1
Hari Ke- (mg/L) Cin (mg/L) Cout Efisiensi (%)
Hydraulic Loading Rate (q) Tingkat Penyisihan Massa (R) Ln Konstanta Tingkat Penyisihan Areal (Ka) Hydraulic Retention Time (t) (Kv)
m/hari gr/m2/hari (Cout/Cin) m/hari hari /hari
1 117,4 94,4 19,64% 192 4429,5 0,22 41,99 2 0,11 2 104,4 87,2 16,47% 192 3302,0 0,18 34,54 2 0,09 4 112,8 88,5 21,56% 192 4671,1 0,24 46,63 2 0,12 6 102,3 86,8 15,16% 192 2979,9 0,16 31,57 2 0,08 8 105,7 91,4 13,49% 192 2738,3 0,14 27,83 2 0,07 10 103,2 80,3 22,23% 192 4403,8 0,25 48,27 2 0,13
Tabel 13. Perhitungan Nilai Konstanta Parameter BOD5 Reaktor 2
Hari
Ke- (mg/L) Cin (mg/L) Cout Efisiensi (%)
Hydraulic Loading Rate (q) Tingkat Penyisihan Massa (R) Ln Konstanta Tingkat Penyisihan Areal (Ka) Hydraulic Retention Time (t) (Kv)
m/hari gr/m2/hari (Cout/Cin) m/hari hari /hari
1 94,4 77,6 17,78% 192 3221,5 0,20 37,583 2 0,10 2 112,8 77,2 31,60% 192 6845,6 0,38 72,917 2 0,19 4 112,0 95,6 14,61% 192 3140,9 0,16 30,317 2 0,08 6 105,3 81,4 22,71% 192 4590,6 0,26 49,458 2 0,13 8 116,2 94,8 18,41% 192 4107,4 0,20 39,069 2 0,10 10 92,7 77,2 16,74% 192 2979,9 0,18 35,180 2 0,09
Azolla sp merupakan salah satu tanaman air yang dapat dimanfaatkan untuk menguraikan limbah. Kekeruhan terlihat menurun sejalan dengan waktu tinggal 2-3 hari. Pemakaian tanaman ini dapat menurunkan parameter BOD, COD, nitrogen, phoshat, sulfat dan karbon dioksida sejalan dengan pertumbuhan tanaman secara alami. Pertumbuhan tanaman terlihat maksimal pada hari ke 10 dari lama pengamatan 30 hari (Vigneshwaran et al., 2017). Azolla filiculoides dapat berfungsi juga sebagai fitoremediator untuk pencemar yang berasal dari industri tekstil dan laundry. PO4 mampu direduksi hingga 93% (Miranda, et al.,
2020). Azolla pinnata memiliki kemampuan menyerap nutrient lebih baik daripada Lemna minor sehingga Azolla pinnata dapat digunakan sebagai phytotreatment dalam constructed wetland (Muvea, et al., 2019). Azolla sp digunakan sebagai pengolahan sekunder dalam pengolahan air limbah dari permukiman. Azolla microphylla mampu menurunkan ammonia 54,8%, total organic karbon 50%, nitrit 71,4%, dan total phosphate 80,52% (Soman et al., 2018).
4.
KESIMPULAN
Kesimpulan dari hasil penelitian lahan basah buatan dengan menggunakan tanaman Paku Air (Azolla microphylla) yaitu :
1. Laju pertumbuhan tanaman Azolla microphylla pada reaktor 1 dengan beban 25% air limbah dan 75% air bersih berkisaran antara 0,1145 gram/hari–0,2263 gram/hari, dan pada reaktor 2 dengan beban 50% air limbah dan 50% air bersih berkisar antara
13 0,1030 gram/hari–0,2653 gram/hari, sedangkan untuk nilai kerapatan tanaman Azolla microphylla pada pada reaktor 1 berkisar antara 37,04 – 118,52 ind/m2, sedangkan
pada reaktor 2 dengan berkisar antara 37,04 ind/m2 – 103,70 ind/m2.
2. Sistem lahan basah buatan tipe aliran horizontal, mulai dari inlet, lahan basah buatan, dan bak outlet memiliki rata-rata efisiensi penyisihan COD pada reaktor kontrol (R0) sebesar 17,43%, BOD sebesar 32,38%, TSS sebesar 49%. Sementara itu reaktor dengan adanya tanaman dengan beban 25% air limbah pada reaktor 1 (R1) rata-rata efisiensi penyisihan COD sebesar 24,35%, BOD sebesar 18,46%, TSS sebesar 60%. Sedangkan pada reaktor 2 dengan adanya tanaman pada beban 50% air limbah memiliki rata-rata efisiensi penyisihan COD sebesar 24,19%, BOD sebesar 19,44% dan TSS sebesar 64%.
3. Rasio BOD5/COD tanpa menggunakan tanaman pada inlet berkisar antara 0,43-0,71,
dan outlet berkisar antara 0,37-0,63. Sedangkan rasio BOD5/COD pada inlet reaktor 1
berkisar antara 0,48-0,72 dan oulet berkisar antara 0,57-0,76, sementara itu inlet pada reaktor 2 berkisar antara 0,45-0,63 dan outlet berkisar antara 0,52-0,66.
4. Lahan basah buatan dengan tanaman Azolla microphylla memiliki COD rata-rata pada reaktor 1 nilai penyisihan (R) sebesar 6102 gr/m2/hari, nilai rata-rata kA sebesar 38,58
m/hari, nilai rata-rata kV sebesar 0,10/hari. Sedangkan nilai rata-rata COD pada reaktor 2 nilai penyisihan (r) sebesar 8858 gr/m2/hari, nilai rata-rata kA sebesar 53,41 m/hari,
nilai rata kV sebesar 0,14/hari. Sementara itu nilai BOD pada reaktor 1 nilai rata-rata penyisihan massa (r) sebesar 3754 gr/m2/hari, nilai rata-rata kA sebesar 38,77
m/hari, nilai rata-rata kV 0,10/hari. Sementara itu pada reaktor 2 nilai tingkat penyisihan massa sebesar 4148 gr/m2/hari, nilai kA sebesar 44,09 m/hari, dan nilai
rata-rata kV sebesar 0,11/hari.
DAFTAR PUSTAKA
Abed, S.N., Almuktar, S. A dan Scholz, M. 2019. Phytoremediation performance of floating treatment wetlands with pelletized mine water sludge for synthetic greywater treatment. Journal of Environemntal Health Science and Engineering. 17: 581-608. Akhmar, M. F. 2007. Pengaruh kepadatan Azolla pinnata terhadap kualitas fisik dan kimia
limbah cair pabrik tahu di desa bocek kecamatan karangploso kabupaten malang. Skripsi. Malang : UIN Maulana Malik Ibrahim Malang.
Devianasari, A., & Rudy, L. 2011. Pengolahan air limbah domestik dengan lahan basah buatan menggunakan rumput payung (Cyperus alterniofolius). Envirotek : Jurnal Ilmiah Teknik Lingkungan.
Ginting, P. 2007. Sistem pengelolaan lingkungan dan limbah industri. Bandung : CV. Yrama Widya.
Jauhari, I. 2014. Pengolahan limbah domestik perpustakaan Universitas Indonesia menggunakan sistem lahan basah buatan dengan memanfaatkan tanaman Canna Indica. Skripsi. Universitas Indonesia.
14 Miranda, A. F., Kumar, N.R., Spangenberg, G., Subudhi, S., Lal, B dan Mouradov, A. 2020. Aquatic plants, Landoltia puctata and Azolla filiculoides as bio-converters of wastewater to biofuel. Plants. Vol 9 (437), pp 1-18.
Muvea, F. M., Ogendi, G.M. dan Omondi, S.O. 2019. Nutrient removal efficiency by floating macrophytes; Lemna minor and Azolla pinnata in a constructed wetland. Global Journal of Environmental Science and Management. Vol 5, No. 4, pp 415-430. Peraturan Menteri Lingkungan Hidup dan Kehutanan RI Nomor P.68/MenlhkSetjen/2016
Tentang Baku Mutu Air Limbah.
Pithaloka, S. A., Kamal, M., & Hidayat, K. F. 2015. Kerapatan tanam sorgum. 3(1), 56–63. Puspitasari, N. 2020. Pengolahan air limbah domestik menggunakan lahan basah buatan
dengan tanaman paku air (Azolla microphylla). Skripsi. Jakarta. Universitas Trisakti Sembiring H. 2011. Komoditas unggulan pertanian provinsi sumatera utara. Badan
Pengkajian Teknologi Pertanian. Sumatera Utara.
Soman, D., Anitha, V dan Arora, A. 2018. Fitoremediation of municipal sewage water with
Azolla microphylla. International Journal of Advanced Research. Vol 6, No. 5, pp 101-108.
Supradata. 2005. Pengolahan limbah domestik menggunakan tanaman hias Cyperus alternifolius, L. dalam sistem lahan basah buatan aliran bawah permukaan (SSF-Wetland). Thesis. Universitas Diponegoro, Semarang.
Umar, M. A. 2014. Peran masyarakat dan pemerintah dalam pengelolaan air limbah domestik di sub das gajahwong.
Vigneshwaran, R., Chandu, S., Hareesh, U., Geourge, J.P. dan Thomas, J. 2017. Sewage water treatment using Azolla algae. International Journal of Advance Engineering and Research Development. Vol 3, Issue 3, pp 723-239.
Vymazal, J, dan L. Kropfelova. 2010. Wastewater treatment in constructed wetlands with horizontal sub-surface flow. Czech Republic.
