Abstrak—Aerasi dan wetland telah lama dikenal sebagai salah satu alternatif untuk mengolah limbah. Dua unit proses pengolahan tersebut kemudian digabungkan untuk diteliti efektifitasnya dalam mengolah limbah laundry. Pada unit aerasi volume reaktor adalah 50 Liter yang dilengkapi dengan pompa udara. Unit pengolahan selanjutnya adalah biorack wetland yang merupakan modifikasi dari wetland konvensional dengan tanaman yang digunakan adalah kangkung air (Ipoema aquatica). Biorack wetland menggunakan pipa PVC 2,5 inchi dengan lubang perforasi. Biorack disusun pada reaktor dengan volume 50 Liter. Biorack berfungsi untuk menyangga tanaman. Parameter yang diukur adalah fosfat (PO4), Biological Oxygen Demand (BOD) dan Chemical Oxygen Demand (COD). Hasil penelitian menunjukan pada unit aerasi konsentrasi BOD, COD, dan fosfat dapat diturunkan, namun pada unit wetland justru mengalami kenaikan. Kenaikan ini diduga disebabkan oleh tanaman kangkung yang membusuk. Proses aerasi yang digabungkan dengan biorack wetland yang menggunakan tanaman kangkung tidak efektif untuk mengolah limbah laundry, dikarenakan ketahanan tanaman kangkung yang kurang (cepat membusuk) justru menyebabkan bertambahnya konsentrasi fosfat, BOD520
dan COD pada outlet wetland, yang sebelumnya dapat diturunkan pada unit aerasi.
Kata Kunci—Aerasi, Biorack Wetland, Kangkung Air, Limbah Laundry
I. PENDAHULUAN
IMBAH laundry mengandung kandungan surfaktan dan
bahan organik yang cukup tinggi [1]. Bahan yang digunakan dalam deterjen dapat dikelompokan menjadi 4 yaitu, 1) Surfaktan, 2) Builders, 3) Bleaching agents dan 4) additives [2]. Limbah laundry yang dihasilkan sebagian besar langsung dibuang ke selokan atau badan air tanpa pengolahan terlebih dahulu. Air limbah laundry megandung deterjen yang merupakan derivatik zat organik, sehingga akumulasinya di lingkungan dapat menyebabkan kandungan organik di lingkungan menjadi tinggi yang berakibat toxic pada kehidupan di air. Kandungan utama pada deterjen adalah natrium tripoly-fosfat yang berperan sebagai surfaktan (Surface Avtive Agent). Fosfat yang berlebihan di air akan menyebabkan eutrofikasi sehingga menyebabkan tertutupnya permukaan air. Permukaan air yang tertutup akan menyebabkan oksigen di udara sulit masuk ke dalam air. Air yang memiliki kandungan oksigen rendah akan bersifat septik dan menjadi berbau tidak sedap
dengan warna kehitam-hitaman. Oleh karena itu dibutuhkan teknologi yang mudah, efektif dan efisien untuk mengolah limbah laundry sehingga dapat digunakan oleh pengusaha laundry untuk mengolah limbah mereka sebelum dibuang ke badan air.
Constructed wetland menjadi salah satu pilihan karena kemampuannya untuk mengolah limbah domestik yang baik [4]. Salah satu penelitian dilakukan dengan menggunakan constructed wetland menggunakan biorack untuk mengolah limbah domestik menunjukkan hasil kualitas hasil olahan yang cukup baik. Wetland dengan biorack tidak menggunakan media tanah sebagai root zone system, namun menggunakan pipa PVC sebagai biorack (media attached growth) yang digunakan untuk menyangga agar tanaman tetap berdiri tegak. Hasil penelitian menunjukkan biorack wetland yang menggunakan tanaman Phragmites,sp ini mampu menurunkan konsentrasi COD, BOD dan fosfat sebesar 75,15% COD, 86,59% BOD5, 31,7% fosfat. Selanjutnya wetland ini disebut
biorack wetland [5]. Tanaman yang digunakan pada penelitian kali ini adalah kangkung air (Ipomoea aquatica). Tanaman kangkung dipilih karena mudah berkembang biak. Untuk menambah efisiensi pengolahan maka pada penelitian ini akan didahului oleh proses aerasi yang dilanjutkan dengan biorack wetland. Pemilihan proses aerasi karena kemampuan dari proses ini untuk menurunkan kadar organik dalam air limbah.
II. METODEPENELITIAN A. Merancang Bak Aerasi, Bak Penampung dan Bak Overflow
Bak aerasi terbuat dari kotak plastik dengan volume 50 Liter. Waktu tinggal limbah pada bak aerasi adalah 5 jam. Bak aerasi dilengkapi dengan pompa udara yang menyuplai udara untuk proses aerasi. Pompa udara dilengkapi dengan difuser pada outletnya. Bak aerasi dapat dilihat pada Gambar 1. Nilai
Aerasi dan
Biorack Wetland
sebagai Pengolah
Limbah
Laundry
Wima Umaya dan Nieke Karnaningroem
Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail: nieke@enviro.its.ac.id
L
Gambar. 1. Reaktor unit aerasi yang dilengkapi dengan pompa udara dan difuser pada outlet pompa udara.
kebutuhan oksigen pada penelitian ini dihitung dengan menggunakan patokan nilai BOD yang ingin diturunkan.
Kandungan BOD pada limbah laundry adalah berkisar 195 mg/L. Perhitungan kebutuhan oksigen adalah sebagai berikut:
Debit limbah = 120 L/hari BOD5 masuk = 195 mg/L
Efisiensi = 94% BOD5 keluar = 12 mg/L
Beban BOD5 di dalam air limbah:
= 100L/hari x195 mg/L = 19500 mg/hari = 0.0195 kg/hari Jumlah BOD5 yang dihilangkan:
= 0,94 x 0.0195 kg/hari = 0.01833 kg/hari Kebutuhan Teoritis :
= Jumlah BOD5 yang
dihilangkan = 0.018 kg/hari Faktor keamanan = 2
Kebutuhan oksigen teoritis:
= 2 x 0.01833 kg/hari = 0.036 kg/hari Temperatur udara rata-rata = 28oC
Berat udara pada Suhu : 28oC; Elevasi: 5 m (16,4 ft) = 1,17245 kg/m3 [7] Diasumsikan jumlah oksigen di dalam udara = 23,2 % Jumlah kebutuhan udara teoritis:
gram O g hari kg 2 232 , 0 7245 , 1 036 , 0 × = = 0,128 m3/hari Efisiensi difuser = 3% Kebutuhan Udara Aktual: Efisiensi is daraTeorit KebutuhanU = = 03 , 0 / 128 , 0 3 hari m = = 4,28 m3/hari = 0,0029 m3/menit =2,9 liter/menit =174 L/jam
Bak penampung menggunakan bak plastik dengan volume 120 L. Bak penampung dilengkapi dengan bak overflow yang berfungsi untuk menjaga muka air pada bak penampung sehingga debit tidak berubah. Bak overflow menggunakan bak plastik dengan volume 150 L. Limbah yang ditampung pada bak overflow kemudian dipompa menggunakan pompa akuarium menuju bak penampung yang telah di beri lubang overflow. Setiap harinya gabungan unit aerasi dan unit biorack wetland ini dapat mengolah limbah sebanyak 120 L/hari. B. Persiapan Unit Biorack Wetland
Waktu tinggal limbah di reaktor wetland selama 5 jam. Pada percobaan ini jumlah pipa yang digunakan adalah sebanyak 24 buah. Unit biorack wetland diletakan setelah unit aerasi. Unit
biorack wetland dapat dilihat pada Gambar 3. Rangkaian reaktor dapat dilihat pada Gambar 4.
C. Persiapan Tanaman
Tanaman yang digunakan pada unit biorack wetland adalah kangkung air. Secara alami tanaman ini dapat tumbuh menjalar pada tempat yang tergenang air. Tanaman kangkung dibudidayakan dengan stek atau biji. Tanaman kangkung telah diteliti untuk menyerap pencemaran logam dalam air, hasilnya disebutkan bahwa tanaman kangkung kurang efektif untuk penyerapan pencemar logam berat [8]. Pada penelitian yang lain bahwa tanaman kangkung dengan dipadukan dengan Bacillus sp dan aerasi, dapat mengolah limbah domestik dengan efisiensi removal sebesar TSS, BOD5, dan COD berturut-turut
sebesar 98.07%, 96,68% dan 74,39%.
Pada awal penelitian dilakukan proses aklimatisasi tanaman kangkung dengan menggunakan media air limbah laundry. Aklimatisasi dilakukan selama dua minggu dengan konsentrasi air limbah yang berbeda-beda, yaitu 25%, 50%, 75% dan 100%. Pada penelitian ini digunakan 3 buah batang kangkung pada setiap biorack. Reaktor kemudian diletakan pada rumah kaca Jurusan Teknik Lingkungan ITS Surabaya. Pada rumah kaca reaktor mendapatkan sinar matahari yang cukup. Hal ini untuk menunjang kebutuhan sinar matahari tanaman, pada wetland fotosintesis menjadi salah satu proses untuk menunjang performa dalam mengolah air limbah [8].
Gambar. 2. Biorack berupa pipa PVC yang telah dilubangi dengan diameter dua cm, diameter pipa PVC adalah 2,5 inchi. Jumlah pipa tergantung dari luasan reaktor.
D. Sampling dan Analisis
Sampling dilakukan pada 3 titik, yaitu outlet bak penampung, outlet aerasi dan outlet wetland. Sampel diukur nilai COD, BOD, dan fosfat. Sampel diambil pada pagi dan
sore hari selama 7 hari berturut-turut.
COD diukur dengan metode Close Refluks, kandungan BOD diukur dengan Metode Winkler, fosfat diukur dengan Metode Klorid Timah.
III. HASILDANDISKUSI A. Aklimatisasi Tanaman
Aklimatisasi tanaman dilakukan selama 2 minggu. Proses aklimatisasi akan memberikan kesempatan pada bakteri yang banyak hidup pada rizosfer untuk tumbuh dan beradaptasi Aklimatisasi dilakukan pada reaktor biorack wetland. Pada proses aklimatisasi ditambahkan ZPT (Zat Perangsang Tumbuh) yang merupakan hormon pertumbuhan tanaman. Tujuannya adalah untuk menunjang pertumbuhan daun dan akar. Hasil pengamatan menunjukan bahwa tanaman mengalami pertumbuhan yang baik pada konsentrasi air limbah 25% dan 50%. Pada konsentrasi air limbah 75% hingga 100% pertumbuhan sedikit mengalami gangguan, yaitu daun yang mulai menguning. Pada proses aklimatisasi kebutuhan akan sinar matahari juga harus diperhatikan agar pertumbuhan dari tanaman tidak terganggu. Pada awal aklimatisasi kerapatan tanaman memang rendah, kemudian secara berangsur – angsur akan tumbuh [5].
B. Fosfat
Pada bak penampung, konsentrasi fosfat berfluktuasi, hal ini disebabkan setiap harinya limbah diisi kembali, sedangkan kualitas limbah yang dihasilkan pengusaha laundry kualitasnya berbeda – beda setiap harinya. Konsentrasi awal fosfat berkisar antara 0,35 – 1,34 mg/L.
Pada unit aerasi, yaitu unit sebelum biorack wetland, efisiensi pengolahan sebesar 25,12 ± 2,92%, seperti yang tercantum pada Tabel 1.
Unit pengolahan selanjutnya adalah biorack wetland, pada biorack wetland efisiensi removal bernilai negatif, seperti yang terlihat pada Tabel 2. Efisiensi negatif berarti terjadi kenaikan konsentrasi fosfat pada outlet wetland. Pada Tabel 2 nilai removal yang dihitung adalah removal total, yaitu nilai removal
dari awal (bak penampung), melewati unit aerasi hingga outlet wetland. Removal tertinggi yaitu sebesar 50,15%, sedangkan kenaikan konsentrasi fosfat tertinggi adalah sebesar 50% dari konsentrasi awal. Pada hari ke dua hingga hari ke empat kangkung mampu menurunkan konsentrasi fosfat kemudian pada hari ke empat pada sore hari hingga hari ke tujuh fosfat kemudian dikeluarkan oleh kangkung kembali ke air [7]. Eksudat dari tanaman juga dapat berpengaruh terhadap kenaikan konsentrasi fosfat, yaitu dimana secara spontan tanaman akan mengeluarkan zat organik dari dalam tubuhnya. Kandungan surfaktan yang tinggi menyebabkan terganggunya kehidupan mikroorganisme yang hidup dalam wetland. Jika kehidupan mikroorganisme dalam air terganggu maka dapat
menyebabkan menurunya kemampuan mikroorganisme tersebut dalam mengolah polutan dalam air limbah, termasuk dalam mengolah fosfat.
C. BOD
Pada unit aerasi nilai removal berkisar nilai 34,08%-61,87%, seperti yang ditampilkan pada Tabel 3. Sedangkan untuk removal total ditampilkan pada Tabel 4 berkisar 27,94% - 61,05%. Hal ini menunjukan bahwa kandungan BOD dapat diturunkan pada unit aerasi namun justru mengalami kenaikan pada unit biorack wetland setelah sebelumnya pada proses aerasi mampu diturunkan, namun kenaikan ini tidak melebihi konsentrasi BOD awal pada bak penampung. Akar kangkung yang rapuh dan adanya pembusukan pada batang diduga menambah konsentrasi BOD. Pada wetland jumlah akar Gambar. 4. Rangkaian alat pengolah limbah laundry
Tabel1.
Konsentrasi fosfat pada inlet dan outlet aerasi dan efisiensi removal oleh unit aerasi
Hari Ke-
KONSENTRASI FOSFAT (mg/L) EFISIENSI
Sampel 1 Sampel 2 Sampel 1 Sampel 2
Inlet Aerasi Pagi Outlet Aerasi Sore Inlet Aerasi Sore Outlet Aerasi Pagi 1 1,21 0,90 0,93 0,66 25,81 29,41 2 1,30 1,02 1,02 0,80 21,39 21,15 3 1,17 0,88 1,34 0,97 25,33 27,19 4 1,33 0,96 0,98 0,70 27,57 28,00 5 0,39 0,30 0,55 0,43 23,00 21,43 6 0,50 0,36 0,55 0,43 27,56 21,99 7 0,54 0,41 0,49 0,35 23,91 28,00 Tabel2.
Konsentrasi fosfat pada inlet dan outlet aerasi dan efisiensi removal oleh unit
biorack wetland Hari Ke- Konsentrasi Fosfat (mg/L) EFISIENSI (%) Sampel 1 Sampel 2 Awal (Outlet Bak Penampung) Outlet Wetland Awal (Outlet Bak Penampung) Outlet
Wetland Sampel I Sampel 2
1 1,21 1,23 0,93 1,11 -1,61* -18,91 2 1,30 0,64 1,02 1,00 50,60 1,54 3 1,17 1,00 1,34 0,70 15,00 47,37 4 1,33 0,66 0,98 1,18 50,15 -20,80 5 0,39 0,59 0,55 0,64 -50,00 -16,43 6 0,50 0,64 0,55 0,64 -28,35 -17,02 7 0,54 0,62 0,49 0,35 -14,49 28,00
berperngaruh pada ketersediaan oksigen, pada tanaman yang memiliki jumlah akar yang jauh lebih banyak dan susunan sangat rapat akan berpengaruh pada oksigen yang disalurkan akar ke air akan lebih banyak pula, akibatnya efluen BOD akan lebih rendah [8]. Selain hal tersebut, kandungan surfaktan yang tinggi dari deterjen diduga dapat menyebabkan kematian pada mikroorganisme di reaktor wetland, sehingga kemampuan dari wetland menurun.
Penggunaan tanaman kangkung pada wetland memang menghasilkan presentase penurunan polutan yang kecil, hal ini dapat diminimalisir dengan perawatan yang tepat, dengan memperhatikan kondisi nutrisi yang dibutuhkan tanaman untuk tumbuh dan juga kondisi lingkungan, misalnya adalah ketersediaan sinar matahari. Sangat disarankan untuk melakukan range finding test untuk mengetahui beban pencemar maksimal yang dapat diterima oleh tanaman kangkung dalam mengolah limbah, khususnya limbah laundry.
C. COD (Chemical Oxygen Demand)
Pada unit aerasi konsentrasi parameter COD dapat diturunkan dengan nilai removal berkisar 62,78 ± 13,9 %, seperti yang ditampilkan pada Tabel 5. Nilai COD yang cukup tinggi pada limbah laundry pada unit aerasi dapat diturunkan, namun belum memenuhi baku mutu yaitu 100 mg/l [3]. Pada proses aerasi nilai presentase removal dapat ditingkatkan dengan menambah suplai dari oksigen yang dikontakan. Unit pengolahan selanjutnya adalah biorack wetland. Setelah Removal total dapat dilihat pada Tabel 6. Removal total dihitung dari bak penampung hingga outlet wetland. Pada
Tabel 6 didapatkan nilai removal tertinggi untuk COD adalah 92,86% dan terendah adalah 30,77%.
IV. KESIMPULANDANSARAN A. Kesimpulan
Proses aerasi yang digabungkan dengan biorackwetland yang menggunakan tanaman kangkung tidak efektif untuk mengolah limbah laundry, dikarenakan ketahanan tanaman kangkung yang kurang (cepat membusuk) justru menyebabkan bertambahnya konsentrasi fosfat, BOD520 dan COD pada outlet
wetland, yang sebelumnya dapat diturunkan pada unit aerasi B. Saran
1. Perlu diteliti kembali pengaruh kangkung terhadap laju pertambahan fosfat dalam air limbah.
2. Pada biorack wetland tidak disarankan untuk menggunakan kangkung untuk mengolah limbah laundry, dikarenakan ketahanan tanaman yang kurang (cepat membusuk).
3. Perlu dilakukan range finding test untuk mengetahui kemampuan dari tanaman kangkung untuk menerima beban pencemar.
4. Pada penggunaan wetland dengan media tanaman dalam mengolah limbah, kebutuhan cahaya tanaman harus terpenuhi.
5. Kebutuhan C, N, P perlu diperhatikan agar kebutuhan nutrisi bagi mikroorganisme dapat terpenuhi, sehingga menghasilkan efisiensi removal yang tinggi.
Tabel 4.
Konsentrasi BOD520 pada outlet bak penampung dan outlet
wetland Hari Ke- BOD (mg/L) % Removal Outlet Bak Penampung Outlet Wetland 1 257 110 57,20 2 136 98 27,94 3 53 23 56,60 4 107 55 48,60 5 267 104 61,05 6 78 43 44,87 7 107 56 47,66 Tabel5.
Konsentrasi COD pada inlet dan outlet aerasi dan efisiensi removal oleh unit aerasi.
Hari Ke- NILAI COD
Inlet Aerasi Pagi Outlet Aerasi Sore % Removal 1 360 100 72,22 2 560 350 37,5 3 1040 400 61,54 4 320 130 59,38 5 520 220 57,69 6 840 156 81,43 7 840 254 69 76 Tabel6.
Konsentrasi COD pada outlet bak penampung dan outlet unit biorack wetland. Hari Ke- COD (mg/L) % Removal Outlet Bak Penampung Outlet Wetland 1 360 40 88,89 2 560 40 92,86 3 1040 720 30,77 4 320 109 65,94 5 520 80 84,62 6 840 240 71,43 7 840 320 61,90 Tabel 3.
Konsentrasi BOD520 pada inlet dan outlet aerasi dan efisiensi removal oleh
unit aerasi Hari Ke- BOD (mg/L) % Removal Inlet Aerasi Outlet Aerasi 1 257 98 61,87 2 136 56 58,82 3 53 26 50,94 4 107 53 50,47 5 267 176 34,08 6 78 34 56,41 7 107 45 57,94
V. DAFTAR PUSTAKA
[1] Hudori, & Soewondo. 2009. “Pengolahan Air Limbah Laundry Dengan Menggunakan Elektrokougulasi”, Seminar Nasional Ke 4 Rekayasa Teknologi Industri dan Informasi.
[2] Smulders, E .2002, “Laundry Detergent”, Wiley-VCH Verlag GmbH, Weinheim, Germany
[3] Peraturan Pemerintah Republik Indonesia No.82 tahun 2001 Tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air.
[4] Converse, James. 2000. “Aeration Treatment Of Domestic Wastewater For On-Site Treatment Of Domestic Waste”, University of Wisconsin. Madison
[5] Valipour, A.,Raman, V.K. dan Ghole, V.S. 2009. “A New Approach In Wetland System For Domestic Wastewater Treatment Using Phragmites
sp”, Ecological Engineeering, (35) (12) : 1797-1803.
[6] Reynolds, T. D., dan Paul A. R. 1995. “Unit Operation and Processes in Environmental Engineering”, second edition. Boston: PWS.
[7] Seregeg, I Gede. “Efektivitas Saringan Bioremidiasi Tanaman Mendong (Scirpus Littolaris Schard), Kangkung (Ipomoea Aquatica Forks) dan Tales-Talesan (Typhonium javanicum Miq)”. Disertasi, Program Studi Ilmu Pengelolaan Sumber Daya Alam dan Lingkungan, IPB, Bogor. [8] Tangahu, B.V. dan Warmadewanthi, I.D.A.A. 2001, “Pengelolaan
Limbah Rumah Tangga Dengan Memanfaatkan Tanaman Cattail (Typha angustifolia) dalam Sistem Constructed Wetland”. Jurnal Purifikasi, Volume 2 Nomor 3, ITS – Surabaya.
