PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

(1)

STUDI PERBANDINGAN KEMAMPUAN

TANAMAN ECENG GONDOK DAN KANGKUNG AIR DALAM MENURUNKAN COD DAN AMONIA DARI PENGOLAHAN LANJUT BIOFILTER ANAEROB

MEDIA SARANG TAWON

TUGAS AKHIR

Oleh

AMRY JAYA PONTY 140407013

PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2018

TA/TL-USU/2018/069

(2)

STUDI PERBANDINGAN KEMAMPUAN

TANAMAN ECENG GONDOK DAN KANGKUNG AIR DALAM MENURUNKAN COD DAN AMONIA DARI PENGOLAHAN LANJUT BIOFILTER ANAEROB

MEDIA SARANG TAWON

TUGAS AKHIR

Oleh

AMRY JAYA PONTY 140407013

TUGAS AKHIR INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2018

(3)

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir dengan judul:

STUDI PERBANDINGAN KEMAMPUAN

TANAMAN ECENG GONDOK DAN KANGKUNG AIR DALAM MENURUNKAN COD DAN AMONIA DARI PENGOLAHAN LANJUT BIOFILTER ANAEROB

MEDIA SARANG TAWON

Dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Tugas akhir ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya.

Demikian persyaratan ini dibuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.

Medan, Agustus 2018

AMRY JAYA PONTY NIM. 140407013

(4)

(5)

ii PRAKATA

Puji dan syukur penulis ucapkan atas kehadirat Allah SWT karena berkat segala rahmat, hidayah, serta karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Tugas akhir ini dibuat sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik (ST) di Program Studi Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Pada kesempatan kali ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :

1. Ibu Ir. Netti Herlina, MT, selaku dosen pembimbing I, Ibu Isra’ Suryati ST., M.Si selaku pembimbing II sekaligus Koordinator Tugas Akhir, dan juga Ibu Meutia Nurfahasdi ST., M.Sc selaku pembimbing penelitian tugas akhir yang telah membimbing, membantu dan mendukung penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

2. Ibu Ir. Lies Setyowati, M.T., dan Bapak Dr. Amir Husin, ST., MT., selaku dosen penguji yang telah memberikan saran dan masukan untuk Tugas akhir ini.

Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih terdapat banyak kekurangan.

Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran demi menyempurnakan laporan tugas akhir ini. Akhir kata, penulis mengucapkan terima kasih.

Medan, Agustus 2018

Penulis

(6)

iii DEDIKASI

Rasa terimakasih dan hormat yang sebesar-besarnya penulis ucapkan kepada orang tua tercinta, Bapak Raja Machmud dan Ibu Poniaty yang selalu mendukung dan memberikan doa tulus tiada hentinya selama melaksanakan studi juga dalam proses penelitian dan pengerjaan tugas akhir.

Penulis mendedikasikan Tugas Akhir ini kepada:

1. Kedua orang tua penulis Bapak Raja Machmud dan Ibu Poniaty.

2. Partner terbaik penulis Indri Hardiyanti Ningrum.

3. Teman seangkatan penulis TL 14.

(7)

iv ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi waktu tinggal terhadap kemampuan tanaman eceng gondok dan kangkung air dalam menyisihkan parameter COD dan amonia pada limbah cair tinja yang berasal dari efluen pengolahan reaktor biofilter anaerob media sarang tawon. Pada penelitian ini digunakan dua reaktor yang masing-masing berisi tanaman eceng gondok dan kangkung air dengan jumlah yang sama besar untuk mengetahui perbandingan kedua tanaman tersebut dalam menyisihkan parameter COD dan amonia pada limbah cair tinja. Penelitian ini dilakukan dalam tiga tahap, yaitu tahap netralisasi yang bertujuan untuk menetralisir tanaman dengan air bersih agar kotoran-kotoran pada tanaman tersisihkan. Lalu dilanjutkan pada tahap aklimatisasi yang bertujuan agar tanaman dapat beradaptasi dengan limbah yang akan diolah. Selanjutnya tahap running yaitu dengan memvariasikan waktu tinggal 72 jam, 48 jam, dan 24 jam pada masing-masing reaktor. Limbah cair dialirkan secara kontinyu dengan arah aliran upflow. Berdasarkan hasil penelitian, waktu tinggal berpengaruh terhadap penyisihan COD dan amonia pada masing-masing tanaman. Secara keseluruhan, tanaman eceng gondok lebih baik dalam menurunkan parameter COD dan amonia daripada tanaman kangkung air. Persentase penyisihan COD pada masing- masing variasi waktu tinggal yaitu sebesar -133,59%, 29,96% dan 0% untuk tanaman eceng gondok, -91,53%, -19,71% dan -200,26% untuk tanaman kangkung air.

Sementara itu persentase penyisihan amonia yaitu sebesar 90,16%, 93,74% dan 97%

pada tanaman eceng gondok, 73,78%, 80,26% dan 51,35% pada tanaman kangkung air.

Kata Kunci: amonia, COD, eceng gondok, kangkung air, tinja

(8)

v ABSTRACT

This research is aimed to determine the effect of hydraulic retention time variation on the ability of eceng gondok and kangkung air in decreasing COD and ammonia parameters in black water that was brought out from the effluent of anaerobic submerged biofilter reactor with honey comb media in it. This research used two reactors which each contained eceng gondok and kangkung air with the same of amount to know the comparison of the plants in decreasing COD and ammonia parameters in black water. This research was done in three steps, there were neutralization phase that aimed to neutralizing the plants with clear water to remove the dirt in it. And then, the acclimatization phase is aimed so that the plants can be adapted with the black water that will be processed. So then, the running phase were conducting by operating three variations of hydraulic retention time at 72 hours, 48 hours, and 24 hours in each reactors. The result show that the hydraulic retention time variation give an effect to COD and ammonia parameters removal in each plants. Over all, eceng gondok is better than kangkung air in decreasing COD and ammonia removal. The percentages of COD removal are -133,59%, 29,96%, and 0% for eceng gondok, -91,53%, -19,71%, and - 200,26% for kangkung air. Meanwhile, the percentages of ammonia removal are 90,16%, 93,74%, and 97% for eceng gondok, 73,78%, 80,26%, and 51,35% for kangkung air.

Keywords: ammonia, black water, COD, eceng gondok, kangkung air

(9)

vi DAFTAR ISI

PRAKATA ...ii

DEDIKASI ...iii

ABSTRAK ...iv

ABSTRACT ...v

DAFTAR ISI ...vi

DAFTAR TABEL ...viii

DAFTAR GAMBAR ...ix

DAFTAR LAMPIRAN ...x BAB I PENDAHULUAN ...I - 1 1.1 Latar Belakang ...I - 1 1.2 Perumusan Masalah ...I - 13 1.3 Tujuan Penelitian ...I - 13 1.4 Ruang Lingkup ...I - 13 1.5 Manfaat Penelitian ...I - 13 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...II - 1 2.1 Limbah Cair ...II - 1 2.2 Limbah Cair Domestik ...II - 2 2.3 Karakteristik Limbah Cair Domestik ...II - 2 2.3.1 Karakteristik Fisika ...II - 3 2.3.2 Karakteristik Kimia ...II - 4 2.3.3 Karakteristik Biologi ...II - 4 2.4 Parameter Penelitian ...II - 5 2.4.1 Chemical Oxygen Demand / COD ...II - 5 2.4.2 Amonia ...II - 5 2.5 Teknologi Biofilter ...II - 6 2.6 Teknologi Fitoremediasi...II - 8 2.6.1 Tanaman Eceng Gondok (Eichornia crassipes) ...II - 10 2.6.2 Tanaman Kangkung Air (Ipomoea aquatica) ...II - 12 BAB III METODE PENELITIAN ...III - 1 3.1 Metode Penelitian ...III - 1 3.2 Lokasi Penelitian ...III - 3 3.3 Objek Penelitian ...III - 3 3.4 Variabel Penelitian ...III - 3 3.4.1 Variabel Tetap ...III - 3 3.4.2 Variabel Berubah ...III - 3 3.5 Hipotesis Penelitian ...III - 3 3.6 Parameter Uji ...III - 4 3.7 Alat dan Bahan ...III - 4 3.7.1 Alat ...III - 4 3.7.2 Bahan ...III - 4

(10)

vii

3.8 Prosedur Penelitian ...III - 5 3.8.1 Proses Aklimatisasi pada Eceng Gondok (Eichornia crassipes) ...III - 5 3.8.2 Proses Aklimatisasi pada Kangkung Air (Ipomoea aquatica) ...III - 7 3.8.3 Proses Running ...III - 9 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ...IV – 1 4.1 Karakteristik Air Limbah ...IV – 1 4.2 Hasil Proses Netralisasi dan Aklimatisasi ...IV – 1 4.3 Hasil Proses Running ...IV – 5 4.3.1 Hasil Analisis Penyisihan COD ...IV – 5 4.3.2 Hasil Analisis Penyisihan Amonia ...IV– 10 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...V – 1 5.1 Kesimpulan ...V – 1 5.2 Saran ...V – 2 DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

(11)

viii

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Penelitian Terdahulu yang Menjadi Acuan Penelitian ...I - 4 Tabel 2.1 Karakteristik Limbah Cair Tinja ...II - 2 Tabel 2.2 Baku Mutu Air Limbah Domestik ...II - 3 Tabel 2.3 Perbandingan Luas Permukaan Spesifik Media Biofilter ...II - 8 Tabel 2.4 Proses dan Mekanisme Fitoremediasi Polutan...II - 10 Tabel 3.1 Tahap Aklimatisasi pada Eceng Gondok (Eichornia crassipes) ...III - 5 Tabel 3.2 Tahap Aklimatisasi pada Kangkung Air (Ipomoea aquatica) ...III - 7 Tabel 4.1 Karakteristik Limbah Cair Tinja ...IV – 1 Tabel 4.2 Data Hasil Proses Netralisasi dan Aklimatisasi Pada Eceng

Gondok dan Kangkung Air ...IV – 4 Tabel 4.3 Variasi Waktu Tinggal ...IV – 5 Tabel 4.4 Hasil Analisis Hubungan Pertumbuhan Tanaman dengan Efisiensi

Penyisihan COD dan Amonia ...IV – 9

(12)

ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Klasifikasi Cara Pengolahan Air Limbah Dengan Proses Biofilter II - 7

Gambar 3.1 Flowchart Penelitian III - 2

Gambar 3.2 Flowchart Proses Aklimatisasi pada Eceng Gondok III - 6 Gambar 3.3 Flowchart Proses Aklimatisasi pada Kangkung Air III - 8

Gambar 3.4 Flowchart Proses Running III- 10

Gambar 4.1 Grafik Hasil Analisis Perbandingan COD Pada Eceng Gondok dan

Kangkung Air (Waktu Tinggal 72 jam) IV – 6

Gambar 4.4 Grafik Hasil Analisis Perbandingan Amonia Pada Eceng Gondok dan

Kangkung Air (Waktu Tinggal 72 jam) IV–11

(13)

x

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran I Baku Mutu Air Limbah Domestik pada PerMen LHK Nomor: P.68/Menlhk/Setjen/Kum.1/8/2016

Lampiran II Desain Rangkaian Reaktor Fitoremediasi Lampiran III Dokumentasi Pertumbuhan Tanaman Lampiran IV Data Hasil Analisis Penelitian

Lampiran V Prosedur Uji Laboratorium Lampiran VI Dokumentasi Penelitian Lampiran VII Data Hasil Laboratorium

(14)

I-1 BAB I

PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Limbah cair domestik merupakan buangan cair yang dihasilkan dari kegiatan rumah tangga berupa mandi, cuci, dan kakus (MCK). Aktivitas mandi dan cuci menghasilkan air bekas cucian (grey water) dan kegiatan kakus menghasilkan tinja (black water).

Menurut Erikson et al. (2002), air bekas cucian merupakan buangan dari kegiatan manusia meliputi mandi, mencuci, dapur yang dilakukan dalam rumah tangga, sekolah, perkantoran, fasilitas kesehatan, fasilitas komersial, dan fasilitas umum. Sebagian besar grey water yang dihasilkan tidak dilakukan pengolahan sebelum dibuang ke badan air penerima. Grey water memberikan kontribusi terbesar terhadap pencemaran air permukaan. Pembuangan limbah secara langsung tanpa pengolahan berpotensi terhadap pencemaran badan air penerima, yaitu air permukaan dan air tanah. Konsentrasi bahan organik dalam grey water yang terakumulasi dalam air permukaan sebagai badan air penerima berpotensi terhadap timbulnya pencemaran yang menurunkan kualitas air permukaan. Parameter dalam grey water yang dominan menimbulkan pencemaran air permukaan adalah TSS, BOD, COD, Amonia (Veneman dan Stuart, 2002).

Salah satu sumber limbah cair yang mengandung amonia adalah limbah cair domestik, amonia dapat berasal dari hasil sekresi makhluk hidup, misalnya urin manusia dan juga dapat terbentuk dari proses oksidasi bahan makanan yang mengandung unsur N contohnya protein. Amonia dengan konsentrasi yang melebihi baku mutu memiliki dampak yang sangat berbahaya bagi kesehatan dan lingkungan maka dari itu konsentrasi amonia yang tinggi dalam limbah cair perlu diturunkan melalui proses pengolahan terlebih dahulu sebelum dibuang ke lingkungan.

Menurut Said (2005), tangki septik yang umum digunakan masyarakat adalah tangki septik konvensional. Namun penggunaan tangki septik ini masih belum optimal disebabkan karena efisiensi pengolahan baru mencapai 65% sehingga menyebabkan hanya 22,5% total polutan organik yang dapat diolah, oleh karena itu masih diperlukannya pengolahan lanjutan untuk meminimalkan bahaya dari bahan pencemar organik pada limbah tersebut.

(15)

I-2 Pengolahan air limbah dapat dilakukan secara biologis dan fitoremediasi, salah satu pengolahan limbah secara biologis yaitu dengan biakan melekat, dimana mikroorganisme dibiakkan pada suatu media sehingga mikroorganisme tersebut melekat pada permukaan media. Proses ini disebut juga dengan proses film mikrobiologis atau biofilm. Beberapa contoh teknologi pengolahan air limbah dengan cara ini antara lain:

trickling filter, biofilter tercelup, RBC (rotating biological contactor) dan lainnya (Said, 2005; Rullasih, 2005).

Selain itu, alternatif teknologi yang dapat digunakan untuk mengolah limbah cair adalah teknik fitoremediasi. Pengolahan limbah cair secara biologi menggunakan tanaman air atau yang dikenal dengan fitoremediasi merupakan suatu sistem dimana tanaman tertentu secara sendiri atau bersama-sama dengan mikroorganisme dalam media tanam dapat mengurangi zat kontaminan berbahaya. Penggunaan tanaman air dalam proses pengolahan limbah cair menyebabkan terjadinya proses pertukaran dan penyerapan ion.

Pada kondisi ini, tanaman akan berperan dalam menstabilkan beberapa faktor fisik dan kimia perairan (Mangkoedihardjo, 2005; Lestari, 2013).

Beberapa jenis tanaman yang dapat digunakan untuk meremediasi limbah antara lain, eceng gondok (Eichhornia crassipes) dan kangkung air (Ipomoea aquatic). Eceng gondok merupakan gulma air karena pertumbuhannya yang begitu cepat.Pertumbuhan eceng gondok yang cepat menutupi permukaan air dan menimbulkan masalah pada lingkungan. Namun disisi lain, eceng gondok bermanfaat karena mampu menyerap zat organik dan zat anorganik. Sistem fitoremedasi dengan eceng gondok selama 14 hari dapat menurunkan nilai COD sebesar 20,7 mg/L (Djo, dkk., 2017).

Kangkung (Ipomoea aquatica) merupakan tanaman air yang banyak tumbuh pada saluran buangan limbah cair pemukiman. Tanaman ini memiliki daya adaptasi yang cukup luas karena dapat hidup pada berbagai kondisi iklim dan di berbagai habitat.

Tanaman air khususnya kangkung merupakan tanaman yang dapat memanfaatkan kandungan nutrien buruk suatu perairan untuk proses hidupnya. Tumbuhan air dapat menghasilkan oksigen dan menyerap nutrien yang masuk ke perairan seperti nitrogen dan fosfor. Fitoremediasi menggunakan tumbuhan kangkung air (Ipomoea aquatica) pada limbah cair tapioka dapat menurunkan COD dengan efisiensi penyisihan 78,57%

pada hari ke-16 (Hidayat dalam Robin, 2012; Lestari, 2013; Nurkemalasari, dkk., 2013).

(16)

I-3 Oleh karena itu, penelitian ini menggunakan dua reaktor fitoremediasi dengan tanaman yang berbeda yaitu tanaman eceng gondok dan tanaman kangkung air. Penggunaan dua jenis tanaman ini untuk membandingkan kemampuan tanaman tersebut dalam menurunkan konsentrasi COD dan amonia pada limbah cair tinja. Limbah cair tinja yang akan diolah dengan teknik fitoremediasi ini berasal dari pengolahan menggunakan biofilter anaerob media sarang tawon. Pengolahan ini bertujuan agar memenuhi baku mutu air limbah domestik yang telah ditetapkan oleh pemerintah dalam Peraturan Menteri Lingkungan Hidup dan Kehutanan Nomor 68 Tahun 2016 tentang Baku Mutu Air Limbah Domestik.

Selanjutnya mengenai penelitian terdahulu yang menjadi acuan dalam penelitian ini, dapat dilihat pada tabel 1.1.

(17)

Tabel 1.1 Penelitian Terdahulu yang Menjadi Acuan Penelitian

No Nama Peneliti Tahun Penelitian Judul Peneltian Tujuan Metode Hasil

1

Alireza Valipour, Kalyanraman V,

dan Vikram Ghole

2011

Phytoremediation of Domestic Wastewater Using Eichornia crassipes

Untuk menganalisis HRT optimum dalam menurunkan

parameter COD, BOD5, TDS, TSS,

Klor, ammonia nitrogen, posfat, MPN, dan TVC pada limbah cair

domestik menggunakan

sistem kolam dangkal dengan

tanaman eceng gondok

Penelitian dilakukan dalam skala laboratorium dan dioperasikan pada 4 musim yang berbeda. Reaktor terdiri

dari 3 reaktor utama, yaitu tangki penyimpanan limbah

berkapasitas 55 L, tangki pengatur debit aliran berukuran 15 L,dan reaktor

tanaman berkapasitas 24 L dengan volume ruang 20 L.

1. HRT optimum pada 21 jam dengan efisiensi penurunan COD 81%, BOD5 91%, TDS 16%, TSS 70%, Klor 4%, ammonia nitrogen 74%, posfat 41%, MPN 96%, dan TVC 98%.

2. Sistem kolam dangkal dengan tanaman eceng gondok menunjukkan efisiensi pengolahan yang lebih baik dibandingkan

dengan sistem

konvensional dengan tanaman eceng gondok

2

Ana Catharina sri Purna Suswati,

Gunawan Wibisono

2013

Pengolahan Limbah Domestik dengan Teknologi Taman

Tanaman Air

Memperbaiki kualitas air dan mengurangi efek

berbahaya dari limbah, serta menyumbang upaya

konservasi air.

1. Pengolahan air limbah dengan Constructed Wetlands (CWs) 2. CWs dengan sistem SSF

1. CWs dengan waktu tinggal 2 hari mampu menurunkan kadar TSS sebesar 97% dan BOD5 99,7%

2. CWs dengan tanaman Coix lacryma-jobi dapat menurunkan BOD sebesar 99,4%, kadar coliformes sebesar 99,9%

I-4

(18)

I-5 Sambungan Tabel 1.1.

3

Dyah Puspito Rukmi, Ellyke,

Rahayu Sri Pujiati

2013

Efektivitas Eceng Gondok (Eichornia crassipes) dalam Menurunkan Kadar Deterjen, BOD, dan COD pada Limbah Laundry (Studi di Laundry X di Kelurahan Jember Lor Kecamatan Petrang Kabupaten Jember)

Penelitian bertujuan untuk mengetahui pengaruh kepadatan eceng gondok dalam menurunkan kadar deterjen, BOD, dan

COD pada air limbah laundry

1. Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental dengan bentuk posttest only control group design.

2. Obyek penelitian adalah air limbah laundry dengan menggunakan metode grab samples dan eceng gondok yang diambil dari kolam air dangkal di Kelurahan Kebonjagung, Jember.

3. Kepadatan eceng gondok yang digunakan yaitu 100% (15 rumpun), 50%

(8 rumpun), dan 25% (5 rumpun).

1. Penurunan kadar deterjen efektif pada kepadatan 100%

sebesar 19,63%

2. Penurunan kadar BOD paling efektif pada kepadatan 100%

sebesar 37,24%

3. Penurunan kadar COD paling efektif pada kepadatan 50%

sebesar 20,39%

I-5

(19)

4

Rika Nurkemalasari,

dkk

2013

Fitoremediasi Limbah Cair Tapioka dengan menggunakan Tumbuhan

Kangkung Air (Ipomoea aquatica)

Untuk mengetahui perlakuan optimum dalam menurunkan parameter BOD5,

COD, TSS dan Sianida pada limbah

cair tapioka sehingga tidak melebihi baku mutu.

1. Penelitian ini dilakukan

dengan skala

laboratorium, dengan sampel berasal dari pabrik berskala kecil Desa Gunung Leutik Kecamatan Ciparay Kabupaten Bandung.

2. Alat yang digunakan meliputi 6 reaktor berkapasitas 12 Liter sedangkan bahan yang digunakan yaitu kangkung air.

3. Penelitian ini terdiri dari dua tahap yaitu penelitian pendahuluan berupa uji kelulushidupan kangkung air pada limbah cair tapioka, lalu penelitian utama berupa penelitian fitoremediasi kangkung air dengan 3 variasi perlakuan berdasarkan biomassa kangkung air.

Pengolahan yang optimum dengan menggunakan kangkung air 200 gram.

Efisiensi penyisihan pengolahan yaitu BOD5

81,14% hari ke-16, COD 78,57% harike-16, TSS 59,29%

hari ke-12 dan sianida 50%

hari ke-4.

I-6

(20)

5

Lutfiana Sari Indah, Boedi Hendrarto,

Prijadi Soedarsono

2014

Kemampuan Eceng Gondok (Eichornia sp.),Kangkung Air (Ipomea sp.),dan Kayu

Apu (Pistia sp.) dalam Menurunkan Bahan Organik Limbah Industri Tahu (skala laboratorium)

Untuk mengetahui kemampuan penyerapan terbaik dari ketiga tanaman

uji dalam menurunkan kandungan organik

limbah tahu dan untuk membuktikan

hipotesis, maka metode yang digunakan adalah metode eksperimen skala laboratorium.

Penelitian ini dilakukan dengan pengenceran pada limbah tahu, lalu aklimatisasi

pada tanaman (eceng gondok, kangkung air dan kayu apu) selama 1 minggu.

Untuk waktu running pada tanaman tersebut (hari ke-

7,14,21,28) dengan 4 kali ulangan.

Hasil penelitian dari ketiga tanaman air eceng gondok, kangkung air, dan kayu apu selama 28 hari maka perlakuan

fitoremediasi terbaik adalah dengan menggunakan tanaman

eceng gondok ( Eichornia sp).

I-7

(21)

6

Mega Masittha, Dra. Ani Iryani, M.Si, Farida Nuraeni, M.Si.

2014

Efektivitas Eceng Gondok terhadap Penurunan Kadar

COD dan BOD pada Limbah Cair Industri Kembang Gula Lunak

Untuk mengetahui efektivitas eceng gondok terhadap penurunan kadar COD dan BOD pada

limbah cair industri kembang gula lunak

Tanaman eceng gondok digunakan untuk penelitian

ini dipilih yang satu sama yang lain saling berdekatan

dan berdasarkan kriteria daun, batang dan tinggi

tanaman yang sama

Selama 20 hari nilai COD mengalami penurunan sebanyak 99,7% dan nilai BOD

mengalami penurunan sebanyak 10%

I-8

(22)

7

R.Taruna Adisuasno, Irawan Wisnu Wardana, Endro

Sutrisno

2014

Penurunan Konsentrasi Amoniak dalam Limbah

Cair Domestik dengan Teknologi Kolam (pond)-

Biofilm Menggunakan Media Biofilter Pipa PVC

Sarang Tawon dan Bata Ringan

a) menganalisis pengaruh waktu kontak untuk

penurunan konsentrasi amoniak

dalam limbah cair

domestik b) Mengetahui

efisiensi penurunan konsentrasi amoniak

pada limbah cair domestik dengan menggunakan media

biofilter pipa PVC sarang tawon dan

bata ringan

1. Menggunakan kombinasi kolam (pond) dan biofilm 2. Uji efektivitas media

sarang tawon dan bata ringan berdasarkan waktu tinggal

3. Varisai yang digunakan adalah waktu tinggal yaitu 300 menit, 240 menit ,180 menit, 120 menit dan 60 menit

Efisiensi penurunan amoniak, nitrit dan nitrat tertinggi sebesar 95,53%, 97,67%, 99,66% pada waktu kontak 5

jam

8

Alireza Valipour, Venkatraman Kalyan Raman, dan Young-Ho

Ahn

2015

Effectiveness of Domestic Wastewater Treatment Using a Bio-Hedge Water Hyacinth Wetland System

Untuk memperbaiki sistem kolam dangkal dengan

tanaman eceng gondok dengan menggabungkan keunggulan dari teknik pertumbuhan

mikroba melekat pada pengolahan limbah domestik on-

site

Penelitian dilakukan dalam skala laboratorium dengan

sistem aliran kontinyu dengan penambahan permukaan biofilm sebesar

54 m²/m³ dalam menghilangkan bahan organik dan nutrisi pada

limbah cair domestik.

Penelitian dilakukan selama satu tahun.

Efisiensi penurunan COD sebesar 79%, BOD5 sebesar

86% pada waktu tinggal optimum 14 jam.

I-9

(23)

9 Bin Ji, Hongyu

Wang, Kai Yang 2015

Nitrate and COD Removal in an Uplfow Biofilter

under an Aerobic Atmosphere

Untuk memanfaatkan denitrifikasi aerobik

untuk menghilangkan nitrat pada aliran upflow pada media

biofilter terendam dengan menggunakan kultur

Pseudomonas stutzeri.

Reaktor yang digunakan dalam penelitian ini berukuran 1800 mm untuk

tinggi, dan 100 mm untuk innerdiameter dan dibawahnya terdapat filter

nozzle dengan puluhan lubang berdiameter 0,9 mm yang berfungsi untuk aerasi dan backwashing. Sistem

tersebut dialiri air bawah tanah dari Wuhan, China secara kontinyu. Parameter yang diuji COD dan Nitrat.

Tahapan penelitian terdiri dari proses inokulasi bakteri dengan menggunakan kultur Pseudomonas stuteri X31 di dalam reaktor, lalu dilakukan proses operasi selama 7 hari.

Total COD yang dapat diturunkan dengan reaktor ini

adalah 94,04% sedangkan nitrat 98,48%. No3-N dan COD secara efektif dengan konsentrasi DO dan C/N yang sesuai masing-masing yaitu 4,6

dan 4,5 dan debit 0,75 m/jam.

I-10

(24)

10

Lamria Sidauruk dan Patricius

Sipayung

2015

Fitoremediasi Lahan Tercemar di Kawasan Industri Medan dengan

Tanaman Hias

Mengetahui kemampuan dari

beberapa jenis tanaman hias dalam

menurunkan konsentrai kandungan polutan yang terdapat pada beberapa sampel

lahan di sekitar Kawasan Industri

Medan (KIM)

1. Analisis konsentrasi kandungan polutan pada beberapa sampel lahan di sekitar Kawasan Industri Medan (KIM)

2. Analisis pertambahan biomassa tanaman 3. Analisis serapan

logam berat pada tanaman

Biomassa tanaman tertinggi diperoleh pada Diffenbachia sp. diikuti oleh Codiatum variegatum, Chrysalidocarpus

lutescens, Sanseviera trifasciata dan Dracaena fragrans. Serapan logam berat

terbesar diperoleh pada Codiatum variegatum (291

mg/kg) diikuti oleh Diffenbachia sp. (246 mg/kg),

Chrysalidocarpus lutescens (185 mg/kg), Sanseviera trifasciata (162 mg/kg) dan

Dracaena fragrans (102 mg/kg).

I-11

(25)

11 Amry Jaya Ponty 2018

Studi Perbandingan Kemampuan Tanaman

Eceng Gondok dan Kangkung Air dalam Menurunkan COD dan Amonia Pada Limbah Cair

Tinja

Untuk mengetahui pengaruh waktu

tinggal pada tanaman eceng

gondok dan kangkung air dalam

menurunkan COD dan amonia pada

limbah cair tinja hasil dari reaktor biofilter anaerob media sarang tawon

Penelitian ini menggunakan reaktor anaerob dengan biofilter sarang tawon, lalu

dilanjutkan dengan pengolahan secara fitoremediasi dengan menggunakan tanaman eceng

gondok dan kangkung air untuk menurunkan paramater

COD dan Amonia. Dalam penelitian ini menggunakan

variasi waktu tinggal yang berbeda untuk mengetahui pengaruh waktu tinggal dalam penurunan parameter

COD dan Amonia.

Pada tanaman eceng gondok waktu tinggal yang efisien

dalam menyisihkan COD adalah 24 jam. Sementara itu,

pada tanaman kangkung air sama sekali tidak efisien sebagai pengolahan lanjutan

pada penyisihan COD.

Kemudian untuk penyisihan amonia, semakin singkat waktu

tinggal maka efisiensi penyisihan semakin besar,

kecuali pada tanaman kangkung air.

I-12

(26)

I-13 1.2 Perumusan Masalah

Berdasarkan uraian latar belakang di atas maka perumusan masalah pada penelitian ini adalah bagaimana perbandingan kemampuan tanaman eceng gondok (Eichornia crassipes) dan kangkung air (Ipomoea aquatica) dalam menurunkan konsentrasi COD dan amonia sebagai pengolahan lanjutan dari reaktor biofilter anaerob media sarang tawon pada efluen limbah cair dari proses reaktor biofilter anaerob media sarang tawon.

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menguji pengaruh variasi waktu tinggal terhadap kinerja fitoremediasi dengan tanaman eceng gondok (Eichornia crassipes) dan kangkung air (Ipomoea aquatica) dalam menurunkan konsentrasi COD dan amonia pada limbah cair tinja.

1.4 Ruang Lingkup

Penelitian ini merupakan skala laboratorium, adapun ruang lingkup penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Variabel Tetap

a. Sampel limbah cair tinja dari pengolahan biofilter anaerob media sarang tawon b. Tanaman Eceng Gondok (Eichornia crassipes)

c. Tanaman Kangkung Air (Ipomoea aquatica) 2. Variabel Berubah

a. Waktu Tinggal 3. Parameter Uji

a. COD (Chemical Oxygen Demand) b. Amonia

1.5 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penelitian ini yaitu : 1. Bagi penulis:

a. Sebagai syarat untuk memenuhi penyusunan Tugas Akhir guna mendapatkan gelar Sarjana dari Program Studi Teknik Lingkungan Universitas Sumatera Utara.

(27)

I-14 b. Menambah ilmu, pengalaman dan keterampilan sehingga mengasah bakat dan

kreatifitas.

c. Pengamalan ilmu untuk masyarakat sebagai wujud pengabdian.

2.Bagi Universitas Sumatera Utara:

a. Mewujudkan pengabdian Universitas Sumatera Utara untuk masyarakat dalam pelaksanaan pembangunan bangsa.

b. Menghasilkan produk yang mengharumkan nama Universitas Sumatera Utara dan sebagai bahan pengembangan penelitian.

3. Bagi Pemerintah:

a. Membantu pemerintah dalam pengembangan potensi mahasiswa.

b. Menciptakan lingkungan sehat serta memperbaiki kualitas air untuk menjaga ekosistem perairan.

c. Memberikan referensi alternatif tentang tahap pengolahan limbah cair tangki septik

(28)

II-1 BAB II

TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Limbah Cair

Air limbah adalah sisa air yang dihasilkan dari kegiatan rumah tangga, institusi, komersil dan industri yang dapat mengandung zat tersuspensi atau zat terlarut yang selanjutnya akan di buang ke lingkungan dan diperkirakan dapat menimbulkan pencemaran (Metcalf & Eddy, 1991). Berdasarkan sumbernya, air limbah dapat dibagi menjadi dua yaitu air limbah rumah tangga (domestik) yang berasal dari buangan rumah tangga dan air limbah industri (Askari, 2015).

Air limbah industri berasal dari rangkaian proses produksi suatu industri. Air limbah yang dihasilkan oleh proses industri pada umumnya sulit untuk diolah dan dikontrol karena mengandung beberapa zat yaitu pelarut organik zat padat terlarut, suspended solid, senyawa bersifat racun (toxic material), logam berat dan minyak (Metcalf &

Eddy, 1991; Said 2017). Air limbah yang dihasilkan dari kegiatan industri tentunya mengandung berbagai komponen yang sangat bervariasi tergantung dari jenis kegiatan industrinya. Berdasarkan karakteristiknya, air limbah industri dapat diklasifikasikan menjadi beberapa kelompok (Said, 2017):

a. Air limbah industri dengan konsentrasi zat organik yang relatif tinggi, seperti:

industri makanan, industri kimia (industri minyak nabati atau hewan, industri obat – obatan, industri lem atau perekat gelatin, industri tekstil, industri pulp dan kertas, dan lain – lain.

b. Air limbah industri dengan konsentrasi zat organik yang relatif rendah, seperti:

industri pengemasan makanan, industri pemintalan, industri serat, industri kimia, industri minyak, industri batu bara, industri laundry, dan lain – lain.

c. Air limbah industri yang mengandung zat organik berbahaya beracun, seperti:

industri penyamakan kulit, industri barang dengan bahan baku kulit, industri besi baja, industri kimia insektisida, herbisida, dan lain – lain.

d. Air limbah industri yang mengandung zat organik umum, seperti: industri pupuk anorganik, industri kimia anorganik, pencucian pada industri logam, industri keramik, dan lain – lain.

e. Air limbah industri yang mengandung zat anorganik berbahaya beracun, seperti:

(29)

II-2 industri pelapisan logam (elektroplating), industri baterai, industri elektronika, dan lain – lain.

2.2 Limbah Cair Domestik

Limbah cair domestik adalah sisa dari kegiatan domestik, yang artinya tidak dapat digunakan lagi. Meskipun sudah tidak dapat digunakan lagi bukan berarti tidak perlu ditangani, karena jika limbah cair tersebut tidak dikelola dengan baik maka dapat menimbulkan dampak negatif bagi ligkungan dan akan merugikan manusia. Adapun kendala yang dihadapi jika limbah cair domestik tersebut digunakan kembali adalah kualitas limbah cair yang tidak memenuhi syarat dan mengandung berbagai polutan yang cukup besar (Sholichin, 2012; Mubin, 2016).

Limbah cair domestik terbagi atas dua golongan yaitu limbah cair toilet (black water) dan limbah cair nontoilet (grey water). Limbah cair toilet terdiri dari tinja, kencing dan bilasan biasanya disalurkan ke tangki septik sedangkan limbah cair nontoilet seperti air kamar mandi, air limbah cucian, air limbah dapur, dan wastafel dialirkan ke saluran drainase tanpa pengolahan terlebih dahulu sehingga tidak jarang air limbah grey water dari drainase dapat mencemari air karena langsung menuju badan air (Said, 2017).

Limbah cair dari rumah pada umumnya berasal dari toilet (33,3 %), kegiatan mandi (33,33 %) dan sisanya berasal dari aktifitas mencuci makanan, minuman serta pakaian.

Limbah cair rumah tangga disusun atas karbohidrat, lemak, protein, urea, garam phospat, bakteri serta logam berat (Bahlo dan Wach, 1992).

2.3 Karakteristik Limbah Cair Domestik

Karakteristik limbah cair tinja dapat dilihat pada tabel 2.1.

Tabel 2.1 Karakteristik Limbah Cair Tinja No Parameter Made Widiadbyaba Wardiha

dan Aris Prihandono (2015)

Permen LH No. 68

Tahun 2016 Satuan

1 BOD 158,74 30 mg/L

2 COD 283,4 100 mg/L

3 Amonia 15,68 10 mg/L

Karakteristik limbah cair tinja (black water) dari hasil penelitian diatas, telah melewati baku mutu sehingga perlu pengolahan sebelum dibuang ke badan air penerima.

Peraturan yang mengatur tentang baku mutu air limbah domestik yaitu Peraturan

(30)

II-3 Menteri Lingkungan Hidup dan Kehutanan RI Nomor 68 tahun 2016 tentang Baku Mutu Air Limbah Domestik Tersendiri, dapat dilihat pada tabel 2.2. Baku mutu air limbah domestik dapat dilihat pada lampiran I.

Tabel 2.2 Baku Mutu Air Limbah Domestik

Parameter Satuan Kadar maksimum

pH - 6-9

BOD mg/L 30

COD mg/L 100

TSS mg/L 30

Minyak dan Lemak mg/L 5

Amoniak mg/L 10

Total Coliform jumlah/100mL 3000

Sumber: Peraturan Menteri Lingkungan Hidup dan Kehutanan Nomor:

P.68/Menlhk/Setjen/Kum.1/8/2016

Karakteristik limbah cair dapat digolongkan menjadi karakteristik fisika, kimia, dan biologi. Penjelasan dari masing-masing karakteristik tersebut menurut Metcalf dan Eddy (2003), adalah sebagai berikut:

2.3.1 Karakteristik Fisika

Karakteristik fisika terdiri dari beberapa parameter, diantaranya:

a. Warna, pada dasarnya air bersih tidak berwarna, tetapi seiring dengan waktu dan meningkatnya kondisi anaerob, warna limbah berubah dari abu-abu menjadi kehitaman.

b. Kekeruhan, disebabkan oleh zat padat tersuspensi, baik yang bersifat organik maupun anorganik, serta menunjukkan sifat optis air yang akan membatasi pencahayaan kedalam air.

c. Bau, disebabkan oleh udara yang dihasilkan pada proses dekomposisi materi atau penambahan substansi pada limbah.

d. Temperatur, merupakan parameter yang sangat penting dikarenakan efeknya terhadap reaksi kimia, laju reaksi, kehidupan organisme air dan penggunaan air untuk berbagai aktivitas sehari-hari.

e. Total Solid (TS), yaitu padatan terdiri dari bahan padat organik maupun anorganik yang dapat larut, mengendap atau tersuspensi. Bahan ini pada akhirnya akan mengendap di dasar air sehingga menimbulkan pendangkalan pada dasar badan air penerima.

(31)

II-4 f. Total Suspended Solid (TSS), merupakan jumlah berat dalam mg/l kering lumpur yang ada didalam air limbah setelah mengalami penyaringan dengan membran berukuran 0,45 mikron.

2.3.2 Karakteristik Kimia

a. Chemical Oxygen Demand (COD), merupakan jumlah kebutuhan oksigen dalam air untuk proses reaksi secara kimia guna menguraikan unsur pencemar yang ada.

COD dinyatakan dalam ppm (part per milion).

b. Biological Oxygen Demand (BOD) atau kebutuhan okksigen biologis adalah jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh mikroorganisme di dalam air untuk memecah atau mendegradasi atau mengoksidasi limbah organik yang terdapat di dalam air.

c. Karbohidrat,antara lain: gula, pati, selulosa dan benang-benang kayu terdiri dariunsur C, H, dan O. Gula dalam limbah cair cenderung terdekomposisi oleh enzim daribakteri-bakteri tertentu dan ragi menghasilkan alkohol dan gas CO2

melalui proses fermentasi.

d. Protein, merupakan bagian yang penting darimakhluk hidup, yermasuk di dalamnya tanaman, dan hewan bersel satu. Di dalam limbah cair, protein merupakan unsur penyebab bau, karena adanya proses pembusukan dan penguraian oleh bakteri.

e. Derajat keasaman (pH), air mempunyai pH normal sekitar 6,5-7,5. Air akan bersifat asam atau basa tergantung pada besar kecilnya pH. Bila pH dibawah pH normal, maka air tersebut bersifat asam, sedangkan air yang mempunyai pH di atas pH normal maka bersifat basa.

f. Minyak dan Lemak, merupakan bahan pencemar yang banyak ditemukan di berbagai perairan, salah satu sumber pencemarnya adalah dari agroindustri.

g. Deterjen, merupakan bahan organik yang sangat banyak digunakan untuk keperluan rumah tangga, hotel, dan rumah sakit. Fungsi utama deterjen adalah sebagai pembersih dalam pencucian, sehingga tanah, lemak dan lainnya dapat dipisahkan.

2.3.3 Parameter Biologi

Parameter yang biasa digunakan adalah banyaknya mikroorganisme yang terkandung dalam air limbah. Dalam limbah cair, mikroorganisme mengkonsumsi bahan-bahan organik, membuat biomassa sel baru serta zat-zat organik, dan memanfaatkan energi yang dihasilkan dari reaksi oksidasi untuk metabolismenya.

(32)

II-5 2.4 Parameter Penelitian

2.4.1 Chemical Oxygen Demand (COD)

Kualitas air ditentukan oleh berbagai macam paremeter. Salah satu diantaranya adalah Chemical Oxygen Demand (COD) atau kebutuhan oksigen kimia yang didefenisikan sebagai jumlah oksigen (mgO2) yang dibutuhkan untuk mengoksidassi zat-zat organik yang ada dalam 1 ml sampel air, dimana pengoksidasian K2Cr2O7 digunakan sebagai sumber oksigen atau oxidizing agent (G. Alerts dan SS santika, 1987). COD adalah jumlah oksigen yang diperlukan untuk mengurai seluruh bahan organik yang terkandung dalam air (Boyd,1990).Hal ini karena bahan organik yang ada sengaja diurai secara kimia dengan menggunakan oksidator kuat kalium bikromat pada kondisi asam dan panas dengan katalisator perak sulfat (Boyd, 1990; Metcalf & Eddy, 1991), sehingga bahan organik baik yang mudah diurai maupun yang sulit terurai akan teroksidasi. Dengan demikian, selisih nilai antara COD dan BOD memberikan gambaran besarnya bahan organik yang sulit urai yang ada di perairan. Nilai BOD dapat sama, dengan nilai COD tetapi, BOD tidak bisa lebih besar dari COD. Jadi COD menggambarkan jumlah total bahan organik yang ada. Tes COD digunakan untuk menghitung kadar bahan organik yang dapat dioksidasi dengan cara menggunakan bahan kimia oksidator kuat dalam media asam.

Angka COD merupakan ukuran bagi pencemar air oleh zat zat organik yang secara ilmiah dapat dioksidasikan melalui proses mikrobiologis, dan mengakibatkan berkurangnya oksigen terlarut di dalam air (Alaerts,1984). Pada reaksi oksigen ini hampir semut zat yaitu sekitar 85% dapat teroksidasi menjadi CO2 dan H2O dalam suasana asam, dimana pengoksidasian K2Cr2O7 sebagai sumber oksigen terlarut.

Sedangkan penguraian secara biologi (BOD) tidak semua zat organik dapat diuraikan oleh bakteri (Fardiaz,1992).

2.4.2 Amonia (NH3)

Amonia adalah senyawa nitrogen yang mudah larut dalam air dan bersifat basa sehingga dalam air akan membentuk amonium hidroksida. Kelarutan amonia di dalam air dipengaruhi oleh suhu, pada suhu tinggi kelarutan amonia akan berkurang. Kandungan amonia bebas dan ion amonium sangat dipengaruhi oleh keberadaan oksigen terlarut.

Jumlah amonia akan sedikit apabila didalam perairan memiliki kandungan oksigen yang

(33)

II-6 tinggi. Amonia dalam perairan akan ditemukan lebih banyak dalam bentuk ion amonium jika pH kurang dari 7, namun apabila pH lebih dari 7 amonia bebas yang bersifat toksik terdapat dalam jumlah yang lebih banyak (Novonty dan Olem, 1994;

Siripong and Rittmann, 2007).

Bentuk paling umum dari nitrogen yang ada dalam limbah cair adalah amonia (NH3), ion ammonium (NH4+), nitrit (NO2-), nitrat (NO3-), dan nitrogen organik. Nitrogen dalam limbah cair domestik umumnya 60% dalam bentuk ammonium dan 40% nitrogen organik. Dampak yang ditimbulkan akibat kehadiran nitrogen dalam badan air berupa kekurangan oksigen terlarut, toksisitas, eutrofikasi, dan methemoglobinemia (Gerardi MH, 2002).

2.5 Teknologi Biofilter

Dalam proses pengolahan limbah cair khususnya yang mengandung pencemar senyawa organik, teknologi yang digunakan sebagian besar adalah menggunakan mikroorganisme untuk mendegadrasi senyawa organik tersebut. Salah satu proses pengolahan limbah cair secara biologi yaitu menggunakan teknologi biofilter.

Biofilter adalah reaktor yang dikembangkan dengan mikroorganisme yang tumbuh dan hidup melekat pada media filter sehingga membentuk lapisan biofilm yang mampu mendegradasi kandungan organik dalam limbah cair sehingga proses ini disebut juga dengan proses biakan melekat atau biofilm. Limbah cair di dalam reaktor dikontakkan dengan biofilm yang akan menguraikan polutan yang ada di dalam limbah cair tersebut (Slamet dan Masduqi, 2000; Said, 2017).

Penelitian tentang biofilter dalam mengolah limbah cair telah banyak dilakukan dengan berbagai jenis media. Dari hasil penelitian-penelitian tersebut, biofilter mampu menurunkan kandungan polutan dalam limbah cair. Adapun klasifikasi cara pengolahan air limbah dengan proses biofilter dapat dilihat pada Gambar 2.1.

(34)

II-7 Proses Film

Mikrobiologis

Proses Aerobik

Proses Anaerobik

Proses Anaerob- Aerob

Rotating Biological Contactor (RBC)

Ttickling Filter

Biofilter Tercelup (Submerged Biofilter)

Rotating Biological Contactor (RBC)

Biofilter Tercelup (Submerged Biofilter)

Gambar 2.1 Klasifikasi Cara Pengolahan Air Limbah Dengan Proses Biofilter

Sumber: Said, 2017

Menurut Marsidi dan Herlambang (2003), media penyangga merupakan salah satu kunci pada proses biofilter. Efektifitas dari suatu media tergantung pada:

1. Luas permukaan, semakin luas permukaan media maka semakin besar jumlah biomassa per unit volume.

2. Volume rongga, semakin besar volume rongga/ruang kosong maka semakin besar kontak antara substrat dalam air buangan dengan biomassa yang menempel.

Pemilihan media biofilter menurut Said (2017), harus disesuaikan dengan kondisi proses serta jenis air limbah yang akan diolah. Selain itu, aspek penting terkait media juga perlu diperhatikan. Beberapa kriteria media biofilter ideal yang perlu diperhatikan diantaranya yaitu:

1. Memiliki luas permukaan spesifik yang besar 2. Memiliki fraksi volume rongga yang tinggi

3. Memiliki diameter celah bebas besar (Large free passage diameter) 4. Tahan terhadap penyumbatan

5. Terbuat dari bahan inert

6. Harga per unit luas permukaannya murah 7. Memiliki kekuatan mekanik yang baik 8. Ringan

9. Fleksibilitas

(35)

II-8 10. Pemeliharaannya mudah

11. Kebutuhan energi kecil 12. Reduksi cahaya

13. Sifat kebasahan (wetability)

Berikut merupakan perbandingan luas permukaan spesifik media biofilter menurut Said (2005), dapat dilihat pada tabel 2.3.

Tabel 2.3 Perbandingan Luas Permukaan Spesifik Media Biofilter

No. Jenis Media Luas Permukaan Spesifik (m²/m³)

1 Trickling Filter dengan batu pecah 100-200

2 Modul Sarang Tawon (honeycomb modul) 150-240

3 Tipe Jaring 50

4 Bio-Ball 200-240

5 RBC 80-150

Sumber: Said, 2017

2.6 Teknologi Fitoremediasi

Istilah fitoremediasi berasal dari kata Inggris phytoremediation kata ini sendiri tersusun atas dua bagian kata, yaitu phyto yang berasal dari kata Yunani phyton (tumbuhan) dan remediation yang berasal dari kata Latin remedium (menyembuhkan) dalam hal ini berarti juga "menyelesaikan masalah dengan cara memperbaiki kesalahan atau kekurangan, dengan demikian fitoremediasi dapat didefinisikan sebagai : penggunaan tumbuhan untuk menghilangkan, memindahkan, menstabilkan, atau menghancurkan bahan pencemar baik itu senyawa organic maupun anorganik (Sussana, 2014).

Fitoremediasi dapat didefinisikan sebagai efisiensi penggunaan tanaman untuk menghapus, detoksifikasi atau melumpuhkan kontaminan lingkungan dalam matriks pertumbuhan (tanah, air atau sedimen) melalui biologis, kimia atau fisik kegiatan alam dan proses tanaman. Tanaman adalah organisme yang unik dilengkapi dengan metabolisme dan penyerapan kemampuan yang luar biasa, serta sistem transportasi yang dapat mengambil nutrisi atau kontaminan selektif dari pertumbuhan matriks, tanah atau air. Untuk fitoremediasi tanaman dapat dipanen kemudian, diproses dan dibuang (Mason, 2004).

Pengertian lain dari fitoremediasi adalah pemanfaatan tumbuhan, mikroorganisme untuk meminimalisasi dan mendetoksifkasi polutan, karena mikroorganisme dapat

(36)

II-9 mendegradasi dan tumbuhan mempunyai kemampuan menyerap logam dan mineral atau sebagai fitoakumulator dan fitochelator. Konsep pemanfaatan tumbuhan dan mikroorganisme untuk meremediasi tanah yang terkontaminasi polutan adalah pengembangan terbaru dalam teknik pengolahan limbah. Fitoremediasi dapat diaplikasikan pada limbah organik maupun anorganik dalam bentuk padat, cair, dan gas (Salt et al., 1998).

Fitoremediasi dianggap teknologi yang inovatif, ekonomis, dan relatif aman terhadap lingkungan sehingga merupakan solusi untuk remediasi beberapa daerah yang tercemar logam berat. Fitoremediasi adalah istilah umum yang digunakan untuk menggambarkan berbagai mekanisme yang pada tanaman hidup untuk mengubah komposisi kimia dari matriks tanah tercemar. Pada dasarnya, ini adalah penggunaan tanaman hijau untuk pembersihan tanah yang terkontaminasi, sedimen, atau air. Keuntungan teknik ini adalah jelas biaya lebih murah bila dibandingkan dengan teknik in situ atau ex situ lainnya. Tanaman dapat dengan mudah dimonitor untuk memastikan pertumbuhan, logam berharga dapat direklamasi dan dipakai ulang melalui fitoremediasi (Raskin &

Ensley, 2000).

Keuntungan utama dari aplikasi teknik fitoremediasi dibandingkan dengan sistem remediasi lainnya adalah kemampuannya untuk menghasilkan buangan sekunder yang lebih rendah sifat toksiknya, lebih bersahabat dengan lingkungan serta lebih ekonomis.

Kelemahan fitoremedisi adalah dari segi waktu yang dibutuhkan lebih lama dan juga terdapat kemungkinan masuknya kontaminan ke dalam rantai makanan melalui konsumsi hewan dari tanaman tersebut (Sodiq Pratomo, dkk., 2004).

Fitoremediasi juga menawarkan remediasi permanen pada lokasi atau daerah tercemar.

Namun fitoremediasi tetap saja mempunyai kekurangan karena sangat tergantung pada kedalaman akar dan toleransi tanaman terhadap kontaminan.Selain itu, polutan dapat masuk ke rantai makanan melalui tumbuhan hyperakumulator yang dikonsumsi oleh binatang herbivora, sehingga dapat terjadi penumpukkan kotoran yang mempengaruhi rantai makanan. Fitoremediasi terdiri dari lima proses utama, yang ditunjukkan pada Tabel 2.4. (Sidauruk, Lamria dan Patricius Sipayung., 2015).

(37)

II-10 Tabel 2.4 Proses dan Mekanisme Fitoremediasi Polutan

Proses Mekanisme Kontaminan

Phytostabilisasi Tanaman menstabilkan polutan dalam tanah, sehingga membuat

mereka tidak berbahaya Anorganik

Phytoekstraksi

Hyperaccumulasi logam berat pada biomassa tanaman tinggi, tanaman mengumpulkan logam pada jaringannya khususnya pada bagian tajuk tanaman yang diserap dari dalam tanah yang

dipanen dengan metode pertanian konvensional

Anorganik

Phytofiltrasi atau rhizofiltrasi

Akar tanaman tumbuh dia air yang bercampur dengan endapan berkonsentrasi logam beracun yang tercemar limbah

Organik dan Anorganik Phytovolatilisasi Tumbuhan menyerap logam (misalnya, Hg dan Se) dari tanah

dan menguapkan logam tersebut melalui dedaunan

Organik dan Anorganik Phytotransformasi

Tumbuhan mendegradasi/merubah bentuk/valensi dari polutan sehingga tidak berbahaya atau memanfaatkannya sebagai unsur

hara

Organik

Sumber: Sidauruk, Lamria dan Patricius Sipayung., 2015

Menurut Youngman (1999), untuk menentukan tanaman yang dapat digunakan pada penelitian fitoremediasi dipilih tanaman yang mempunyai sifat:

1. Cepat tumbuh

2. Mampu mengkonsumsi air dalam jumlah yang banyak pada waktu yang singkat 3. Mampu meremediasi lebih dari satu polutan

4. Toleransi yang tinggi terhadap polutan

2.6.1 Tanaman Eceng Gondok (Eichornia crassipes)

Jenis tanaman yang disering digunakan untuk kolam air limbah di negara-negara berkembang ialah eceng gondok. Eceng gondok (Eichornia crassipes) merupakan tumbuhan air yang mengapung dengan perakaran yang tergantung di dalam air sedangkan daun-daunnya yang berwarna hijau cerah berada di atas permukaan air, dengan bunga warna ungu. Eceng gondok berasal dari Brazil daerah Amazone yang kemudian menyebar ke seluruh dunia (Polprasert, 1989 dan Becker et al, 1989 dalam Salundik, 1998).

Pada iklim tropis dan subtropis, tanaman eceng gondok merupakan gulma yang hampir tidak dapat diatasi. Eceng gondok adalah tanaman yang kuat terhadap air limbah. Eceng gondok memiliki akar yang bercabang halus. Permukaan akarnya digunakan oleh mikroorganisme sebagai tempat pertumbuhan, dengan demikian kepadatan organisme

(38)

II-11 dalam sistem meningkat. Terutama nitrifikasi yang peka menemukan tempat pertumbuhan yang sesuai pada akar enceng gondok. Nitrifikasi yang dihasilkan serta denitrifikasi yang kemudian berlangsung dalam sedimen, diamati sebagai proses yang memisahkan zat lemas dalam kolam-kolam enceng gondok (Orth, 1989).

Eceng gondok termasuk dalam divisi Spermatophyta, kelas Monocotyledons, ordo Farinosae, famili Pontederiaceae, genus Eichornia, dan spesies : Eichornia crassipes.

Tanaman ini mempunyai daya adaptasi lebih besar dibandingkan dengan tumbuhan air lainnya dan umumnya hidup di sungai dangkal. Eceng gondok dapat tumbuh di kedalaman 0-30 cm. Pertumbuhan optimal terdapat pada perairan dangkal sehingga tumbuhan dapat mengapung dengan akar mencapau dasar perairan yang berlumpur.

Eceng gondok berakar serabut yang tak bercabang, mempunyai tudung akar yang mencolok. Sistem perakaran eceng gondok umumnya lebih dari 50% dari seluruh biomassa tumbuhan. Akar berfungsi untuk menghisap atau menyerap makanan dan sebagai pegangan bagi yang tumbuh di tempat-tempat yang dangkal (Schulthorpe, 1967

; Santiago, 1973 ; Pancho dan soerjani, 1978 dalam Rudiyanto Firman, 2004).

Tempat tumbuh yang ideal bagi tanaman eceng gondok adalah perairan yang dangkal dan berair keruh, dengan suhu berkisar antara 28-30 derajat celcius dan kondisi pH berkisar 4-12. Eceng gondok sulit tumbuh di perairan yang dalam dan berair jernih di dataran tinggi. Eceng gondok mampu menghisap air dan menguapkannya ke udara melalui proses evaporasi. Tumbuhan ini dapat beradaptasi dengan perubahan yang ekstrem dari ketinggian air, arus air, dan perubahan ketersediaan nutrien, pH, temperatur dan racun-racun dalam air (Ramey dan Piecel, 2001).

Eceng gondok (Eichornia crassipes) berdasarkan penelitian-penelitian sebelumnya memiliki kemampuan untuk mengolah limbah, baik itu berupa logam berat, zat organik maupun anorganik. Eceng gondok (Eichhornia crassipes) mampu menyerap polutan dalam waktu 24 jam, setiap batang eceng gondok (Eichhornia crassipes) sanggup membersihkan air limbah domestik sebanyak 4 liter (Djaenudin, 2006).

Selain itu akar tanaman eceng gondok juga dapat menghasilkan zat alleopathy yang mengandung zat antibiotika dan juga mampu membunuh bakteri e.coli. Eceng gondok (Eichhornia crassipes) juga mampu menjernihkan atau menurunkan kekeruhan suatu

(39)

II-12 perairan, sehingga cahaya matahari dapat menembus perairan dan dapat meningkatkan produktivitas perairan melalui proses fotosintesis bagi tanaman air lainnya. Selain dapat menyerap logam berat, eceng gondok juga mampu menyerap residu pestisida, contohnya residu 2.4-D dan paraquat. Akar dari tumbuhan eceng gondok (Eichhornia crassipes) mempunyai sifat biologis sebagai penyaring air yang tercemar oleh berbagai bahan kimia buatan industry (Djaenudin, 2006).

Penelitian lainya (Romadhony & Joko Sutrisno 2012) sebelumnya menggunakan metode eksperimen yaitu mengetahui pengaruh waktu yang optimum untuk menurunkan konsentrasi amonia (NH3) dan fosfat (PO4) dengan tanaman eceng gondok (Eichornia Crassipes). Variabel yang digunakan untuk penelitian ini adalah waktu 24 jam dan 10 jam dengan sistem aliran kontinyu dengan sistem hidroponik, dari hasil penelitian menunjukkan dalam waktu 24 jam dapat menurunkan kandungan Amonia (NH3) sebesar 95,5 – 97,3%, dan kandungan fosfat (PO4) sebesar 88,8 – 90 %.

Sementara itu, pada reaktor waktu 10 jam dapat menurunkan kandungan amonia (NH3) sebesar 34 – 60 %, dan kandungan fosfat (PO4) 71 – 88,5 %. Untuk itu disarankan yang paling optimum adalah dengan waktu 24 jam.

2.6.2 Tanaman Kangkung Air (Ipomoea aquatica)

Ipomoea aquatica Forsk (kangkung air) merupakan tanaman air yang banyak tumbuh pada saluran buangan limbah cair sekitar pemukiman. Tanaman ini memiliki daya adaptasi yang cukup luas karena dapat hidup pada berbagai kondisi iklim dan di berbagai habitat. Ipomoea aquatica dapat tumbuh dengan baik pada perairan yang tidak terlalu dalam ataupun selokan. Ipomoea aquatica adalah tanaman sayuran penting karena banyak mengandung sumber nutrien dan dibudidayakan secara luas terutama di negara Asia serta dimanfaatkan untuk fitoremediasi, juga berperan dalam pengaturan kualitas air. Tanaman air khususnya kangkung merupakan tanaman yang dapat memanfaatkan kandungan nutrien buruk suatu perairan untuk dimanfaatkan dalam proses hidupnya (Hidayat dalam Robin, 2012; Lestari, 2013).

Menurut Backer dan Backhuzen (1965) dalam Rini (1998), kangkung air (Ipomoea aquatica Forsk) merupakan tanaman hijau yang termasuk famili convolvulaceae, tanaman tahunan (perennial) yang tumbuhnya merambat atau membelit, batang panjang,