PEMANFAATAN MEDIA ADSORBEN (CAMPURAN TANAH, CaCO 3, DAN SERBUK KAYU) UNTUK MENYISIHKAN SENYAWA FOSFAT DALAM LIMBAH GREY WATER

No : 12194/1007/P/2007

PEMANFAATAN MEDIA ADSORBEN

(CAMPURAN TANAH, CaCO3, DAN SERBUK

KAYU) UNTUK MENYISIHKAN SENYAWA

FOSFAT DALAM LIMBAH GREY WATER

TUGAS AKHIR

Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana

Oleh

Imam Muttaqien

NIM: 15303005

Program Studi Teknik Lingkungan

Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

Lembar Pengesahan

Tugas Akhir Sarjana

PEMANFAATAN MEDIA ADSORBEN (CAMPURAN TANAH, CaCO3,

DAN SERBUK KAYU) UNTUK MENYISIHKAN SENYAWA FOSFAT DALAM LIMBAH GREY WATER

Adalah benar dibuat oleh saya sendiri dan belum pernah dibuat dan diserahkan sebelumnya, baik sebagian ataupun seluruhnya, baik oleh saya maupun orang lain,

baik di ITB maupun institusi pendidikan lainnya.

Bandung, 22 September 2007 Penulis, Imam Muttaqien NIM.15303005 Bandung, 22 September 2007 Pembimbing,

Prof. Ir. Suprihanto Notodarmojo, Ph.D. NIP. 130813583

Mengetahui,

Program Studi Teknik Lingkungan, Ketua,

Dr. Ir. Agus Jatnika Effendi NIP.132061764

Demi kuda perang yang berlari kencang terengah-engah. Dan kuda yang memercikkan bunga api. Dan kuda yang menyerang pada waktu pagi. Sehingga menerbangkan debu. Lalu menyerbu ke tengah-tengah kumpulan musuh. (Q.S. Al - ‘Adiyat : 1 – 5)

Kupersembahkan hadiah teristimewa ini untuk Umi, Papah; adik-adiku: Agil, Nida, dan Anis; untukku dan untuknya.

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah Yang Maha Sempurna, yang masih memberikan nikmat dan kasih-Nya kepada penulis. Dendangan shalawat serta salam penuh kehormatan teruntuk baginda Nabi Muhammad Saw. Laporan penelitian berjudul

‘Pemanfaatan Media Adsorben (Campuran Tanah, CaCO3, dan Serbuk

Kayu) Untuk Menyisihkan Senyawa Fosfat Dalam Limbah Grey Water’ ini merupakan laporan Tugas Akhir yang harus diselesaikan oleh penulis sebagai persyaratan kelulusan pada program Sarjana Teknik Lingkungan. Penulisan skripsi ini bertujuan untuk mengaplikasikan teori-teori yang dipelajari selama menempuh studi Program Sarjana Teknik Lingkungan ITB.

Segenap rasa terimakasih selalu tertuju kepada orang tua penulis tersayang, yang telah memberi kasih sayangnya semenjak dalam buaian hingga saat ini. Semoga laporan Tugas Akhir ini menjadi tanda cinta penulis yang sebesar-besarnya kepada mereka. Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada: 1. Prof. Ir. Suprihanto Notodarmojo, Ph.D., yang telah menjadi pembimbing

penulis selama kurang lebih satu semester.

2. Dr. Ir. Mindryani Syafila, M.S. dan Dr. Rofiq Iqbal, M.Eng., sebagai penguji/penilai dalam ujian sidang Tugas Akhir.

3. Dr. Ing. Prayatni Soewondo, M.S., yang menjadi pembimbing penulis (dengan tema yang sama) dalam Lomba Program Kreativitas Mahasiswa yang diselenggarakan oleh Dikti.

4. Ir. Adi Mulyanto, M.Sc., sebagai pembimbing Kerja Praktik di Balai Teknologi Lingkungan BPPT, yang memberikan ide penulisan ini.

5. Dr. Sukandar, S.Si. M.T., selaku koordinator sidang program sarjana periode Oktober.

6. Ir. Teddy Tedjakusuma, M.S., selaku dosen wali penulis, atas dorongan dan doanya dalam menjalani masa perkuliahan dan pengerjaan Tugas Akhir penulis.

7. Para dosen Program Studi Teknik Lingkungan yang telah memberikan bimbingan dan transfer ilmu selama masa perkuliahan.

9. Pimpinan dan staf Laboratorium Penelitian Air Program Studi Teknik Lingkungan ITB.

10. Rian Febrian Umbara, M.Si., Elis Nurzanah, M.Si., dan Fachrur Rozi, M.Si., yang telah menjadi teman diskusi dan tempat bertanya penulis dalam masalah statistika, khususnya ANOVA. Serta teman-teman di Matematika ITB: Ayatullah Arruhul Amin, yang menjadi partner dalam penyelesaian statistika; Adan Rahman Sarsono, yang meminjamkan textbook statistika; dan Gantina Rachmaputri, yang membantu penyediaan software Minitab, terimakasih atas segala doa dan support-nya.

11. Teman-teman yang tergabung dalam tim peneliti untuk lomba Program Kreativitas Mahasiswa Dikti dan lomba penelitian antarhimpunan se-ITB Tanoto Foundation: Lucky, Suci, Arlisa, Ayi, Yudhi, Elgia, Tegar, Ajeng, dan teman-teman yang telah membantu.

12. Keluarga besar angkatan 2003, Oriental, terutama teman seperjuangan: Lucky, Orig, Aso, Codet, Deo, Picky, Alim, Abe, dan teman-teman yang tidak bisa disebutkan satu persatu. Terima kasih atas segala dukungan, senyuman, dan sandarannya kepada penulis selama masa perkuliahan dan pengerjaan Tugas Akhir ini.

13. Teman satu kamar penulis: Masrisetyo Adi, S.T. dan Asep Yayat Hidayat, S.T. yang telah memberi dukungan penuh di saat-saat penting. Negara Kesatuan Republik Asrama 2039: Aa Pian Nopiana, sebagai presiden, dan segenap Menteri dan staf ahli serta rakyat seluruhnya, yang terus memberi senyum kasih sayangnya, dan Faiz Wirawan atas pinjaman notebook Acer-nya. Negara bagian Asrama Putri di bawah kepemimpinan Dwi Puji Astuti, S.Si., serta Dian Fauzia atas pinjaman buku-bukunya.

14. Keluarga besar Himpunan Mahasiswa Teknik Lingkungan ITB dan Keluarga Mahasiswa Muslim Teknik Lingkungan ITB, yang menjadi tempat pengaderan penulis dalam pengembangan softskill dan wawasan keilmuwan. Semoga terus berkarya dan berkarya. Tidak hanya berkumpul dan berkumpul. 15. Keluarga besar semesta alam raya yang tak pernah bosan menuruti perintah

Tuannya. Terimakasih telah menjadi teman dalam berdzikir dan berdoa. Semoga penulis terus beriringan dalam memanjatkan doa kepada-Nya.

16. Untuk semua makhluk-makhluk ciptaan-Nya yang sampai hari ini masih memberikan energi cinta-Nya. Kepada semua pihak yang telah memberikan kontribusinya dan luput dari ucapan terimakasih penulis. Semoga segala amal itu dibalas sebagai sebuah kebaikan yang tak terputus.

Dan semoga laporan Tugas Akhir ini memberikan kecerahan kepada siapa saja yang membacanya, agar budaya riset, peka terhadap masalah-masalah lokal dan global, serta kebermanfaatan kita sebagai mahasiswa, menjadi lebih terasah.

Bandung, 22 September 2007

iv

ABSTRAK

Limbah domestik secara umum terbagi dalam dua bagian, yaitu buangan dari kloset dan peturasan, yang disebut black water, dan buangan dari bak mandi, bak cuci tangan, dan bak dapur, yang disebut grey water. Limbah grey water

memberikan pengaruh besar terhadap pencemaran di badan air berupa eutrofikasi (pertumbuhan algae yang tinggi). Faktor penentu terjadinya eutrofikasi tersebut ialah senyawa fosfat yang terkandung cukup banyak di dalam limbah grey water. Media yang akan diuji untuk menyisihkan senyawa fosfat ini ialah campuran tanah, CaCO3, dan serbuk kayu. Ketiga komponen ini dicampurkan (dengan

variasi komposisi yang berbeda-beda) dan dibakar pada suhu 6000C. Selanjutnya sampel (Kalium Biphosphate) 20 mg/L dicampur dengan media tersebut dengan sistem batch. Pada jam ke-1, ke-2, ke-3, ke-6, ke-24, dan jam ke-48 konsentrasi fosfat dalam larutan diukur. Dengan menggunakan metode statistik ANOVA, didapatkan bahwa variasi yang memiliki efisiensi penyisihan di atas 90% tidak signifikan perbedaannya dalam penyisihan senyawa fosfat, sehingga variasi manapun bebas dipilih sebagai variasi optimum. Sedangkan komponen yang paling berpengaruh dari ketiga komponen (tanah, CaCO3, dan serbuk kayu) ialah

tanah. Media adsorben tersebut juga dibandingkan dengan tanah Dago Atas tanpa adanya modifikasi (pencampuran dan pemanasan), dan dengan uji hipotesis, menghasilkan perbedaan yang tidak signifikan dalam menyisihkan senyawa fosfat.

v

ABSTRACT

Domestic wastewater generally divided in two parts, i.e. black water (wastewater from closet) and grey water (wastewater from pantry, washbowl). Grey water makes significant effect in water and soil contamination because the detergents still contain phosphate compound which is the limiting factor of eutrophication. In this experiment, the absorbent medium is used to remove the phosphate compound. The medium includes three components, which are : clay, CaCO3, and

sawdust. All the three components are mixed with different composition of the component weight as much as 21 varieties. After that, the components will be burned in 6000C. Kalium Biphosphate 20 mg/L is mixed with that medium and measured the remain concentration of phosphate every varieties in 1st, 2nd, 3rd, 6th, 24th, and 48th hours. Analysis of variance (ANOVA) evaluate the varieties that have efficiency rate more than 90%, have not significantly different in removing phosphate compound. Beside that, the component influence most among three components in removing phosphate compound is clay. Then, the adsorbent media is compared with the original soil (Dago Atas soil) without modification (mixing and heating), and the result is (both of them) not significantly different in removing phosphate compound.

vi

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ABSTRAK DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang 1.2 Maksud dan Tujuan 1.3 Ruang Lingkup 1.4 Metodologi

1.5 Sistematika Penulisan

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Limbah Grey Water

2.2 Eutrofikasi

2.3 Senyawa Fosfor Dalam Air Buangan 2.4 Tanah Lempung

2.4.1 Sifat Fisik 2.4.2 Pertukaran Ion

2.4.3 Penyematan Dan Retensi Fosfat 2.4.4 Kelompok Mineral Tanah

2.4.5 Pengaruh Pemanasan Pada Tanah Liat 2.5 Uji Hipotesis

2.6 Analisis Variansi (ANOVA)

2.5.4 ANOVA Rancangan Blok Teracak Lengkap 2.5.5 ANOVA Tiga Faktor (Three Way)

i iv vi ix x I-1 I-1 I-3 I-3 I-3 I-4 II-1 II-1 II-3 II-3 II-4 II-5 II-7 II-9 II-10 II-12 II-13 II-17 II-18 II-20

vii BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Umum 3.2 Bahan Percobaan 3.2.1 Adsorben 3.2.2 Larutan Fosfat 3.2.3 Limbah Grey Water

3.3 Percobaan Adsorpsi 3.3.1 Variasi Komposisi 3.3.2 Pelaksanaan

3.3.3 Analisa Fosfat dan Zat Organik 3.4 Analisa Data

3.3.1 Uji Hipotesis

3.3.2ANOVA Completely Randomized Blocks

3.3.3ANOVA with Three Way Unbalanced

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Karakteristik Pembentuk Media 4.1.1 Tanah

4.1.2 Kapur 4.1.3 Serbuk Kayu

4.1.4 Pembuatan Media Adsorben 4.2 Penyisihan senyawa fosfat

4.2.1 Variasi Optimum dalam penyisihan senyawa fosfat 4.2.2 Komponen Yang Paling Berpengaruh

4.3 Perbandingan dengan Jenis Tanah dari Sumber yang Berbeda 4.3.1 Hasil Perbandingan Media Adsorben dengan Tanah Dago

Atas

4.3.2 Uji Hipotesa untuk Membandingan Media Adsorben (Tanah Majalaya) dengan Dago Atas

4.4 Pengujian Media dengan Sampel Limbah Grey water Domestik

III-1 III-1 III-2 III-2 III-4 III-4 III-6 III-6 III-7 III-8 III-8 III-8 III-8 III-9 IV-1 IV-1 IV-1 IV-3 IV-4 IV-4 IV-6 IV-11 IV-14 IV-17 IV-18 IV-20 IV-23

viii

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN V-1

5.1 Kesimpulan V-1 5.2 Saran V-2

DAFTAR PUSTAKA

ix

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Senyawa-senyawa ortofosfat dan polifosfat dalam air Tabel 2.2 Luas permukaan spesifik beberapa mineral tanah Tabel 2.3 Kisaran harga K untuk beberapa jenis tanah

Tabel 2.4 Nilai ukuran, ketebalan, dan luas permukaaan spesifik mineral tanah

Tabel 2.5 Susunan k x b untuk rancangan blok teracak lengkap

Tabel 2.6 Analisis variansi untuk percobaan trifaktor dengan n replikasi Tabel 3.1 Data komposisi komponen yang akan dicampur

Tabel 4.1 Karakteristik fisik tanah Majalaya Tabel 4.2 Karakteristik kimia tanah Majalaya

Tabel 4.3 Komposisi komponen pembentuk media adsorben Tabel 4.4 Konsentrasi penyisihan senyawa fosfat untuk sistem batch

Tabel 4.5 Nilai fosfat pada variasi yang memiliki jumlah rataan paling kecil (ȝ < 2,50 mg/L)

Tabel 4.6 Analisis variansi untuk rancangan blok teracak lengkap Tabel 4.7 Hasil running ANOVA with Three Way Unbalanced

Tabel 4.8 Analisis variansi untuk percobaan ANOVA with Three Way Unbalanced

Tabel 4.9 Karakteristik fisik tanah Dago Atas

Tabel 4.10 Perbandingan tanah Dago Atas dengan tanah Majalaya dalam penyisihan senyawa fosfat

Tabel 4.11 Data perbandingan penyisihan fosfat Variasi 14 dengan Tanah Dago Atas

Tabel 4.12 Nilai-nilai yang diperlukan untuk perhitungan uji hipotesa Tabel 4.13 Nilai t-hitung variasi-variasi yang memiliki efisiensi > 90% Tabel 4.14 Pengolahan limbah grey water dengan media adsorben secara

batch untuk parameter fosfat

Tabel 4.15 Pengolahan limbah grey water dengan media adsorben secara

batch untuk parameter zat organik

II-4 II-5 II-7 II-12 II-19 II-22 III-6 IV-2 IV-3 IV-6 IV-8 IV-13 IV-13 IV-15 IV-16 IV-18 IV-19 IV-20 IV-21 IV-22 IV-23 IV-24

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Komposisi limbah black water dan grey water

Gambar 2.2 Tampilan ANOVA with Three Way Unbalance dalam Minitab

Gambar 3.1 Metodologi penelitian yang digunakan Gambar 3.2 Lokasi pengambilan sampel tanah Majalaya Gambar 3.3 Lokasi pengambilan sampel tanah Dago Atas Gambar 3.3 Lokasi pengambilan sampel limbah

Gambar 3.4 Skema percobaan secara batch

Gambar 4.1 Grafik penurunan senyawa fosfat dengan sistem batch pada tanah 100%

Gambar 4.2 Grafik penurunan senyawa fosfat dengan sistem batch pada tanah 90%

Gambar 4.3 Grafik penurunan senyawa fosfat dengan sistem batch pada tanah 80%

Gambar 4.4 Grafik penurunan senyawa fosfat dengan sistem batch pada tanah 70%

Gambar 4.5 Grafik penurunan senyawa fosfat dengan sistem batch pada tanah 60%

Gambar 4.6 Grafik penurunan senyawa fosfat dengan sistem batch pada tanah 50%

Gambar 4.7 Grafik nilai rata-rata kadar fosfat setiap variasi

Gambar 4.8 Grafik perbandingan tanah Majalaya dan Dago Atas dalam penyisihan senyawa fosfat

Gambar 4.9 Grafik pengolahan limbah grey water dengan media adsorben secara batch untuk parameter fosfat Gambar 4.10 Grafik pengolahan limbah grey water dengan media

adsorben secara batch untuk parameter zat organik

II-2 II-21 III-1 III-2 III-3 III-5 III-7 IV-9 IV-10 IV-10 IV-10 IV-11 IV-11 IV-12 IV-19 IV-24 IV-25