KAJIAN EFEKTIFITAS PENGGUNAAN TANAMAN ECENG GONDOK (Eichhornia crassipes) DALAM MENURUNKAN BEBAN PENCEMAR
AIR LIMBAH INDUSTRI GULA TEBU (Skripsi)
Oleh : Hartono
FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS LAMPUNG
ABSTRACT
THE STUDY OF EFFECTIVITY OF THE USE OF WATERHYACINTH (Eichhornia crassipes) FOR LOWERING INDUSTRIAL WASTEWATER
POLLUTANT LOAD OF SUGAR CANE PROCESSING
By Hartono
The sugarcane industry produces wastewater with high levels of pollution load. Wastewater pollutant load can be lowered by treating wastewater in the WWTP. Wastewater treatment process use Biological conventional system still has the disadvantage of increasing the pH of the waste water at a given time. It caused algae blooming. Algae population levels increased due to nutrients in wastewater. To prevent algae blooming, nutrient concentration in the waste water should be reduced. This study aimed to measure the effectiveness of Waterhyacinth in lowering pollutant load of sugar cane industrial wastewater. The method used was to Waterhyacinth in aeration pond number 2 of WWTP and then taking samples at four locations and consists of point I (inlet pond aeration 2), point A (before the water hyacinth plant), point B (after the water hyacinth plant), the point C (waste pond outlet monitor). Parameters measured include pH, TSS, COD, NH4, and NO3. The results showed the wastewater treatment system using
with 0,000858%/m2 day, 0,010997%/m2 day, 0,008691%/m2 day, 0,005936%/m2 day, and 0,015016%/m2 day, respectively. These conditions indicate planting hyacinth was effective in lowering the level of industrial wastewater pollutant load of sugar cane.
ABSTRAK
KAJIAN EFEKTIFITAS PENGGUNAAN TANAMAN ECENG GONDOK (Eichhornia crassipes) DALAM MENURUNKAN BEBAN PENCEMAR
AIR LIMBAH INDUSTRI GULA TEBU Oleh
Hartono
pengolahan air limbah dengan menggunakan tanaman eceng gondok dapat menurunkan tingkat beban pencemar air limbah industri gula tebu dengan penurunan masing-masing sebesar 0,000858%/m2 hari, TSS rata-rata sebesar 0,010977%/m2 hari, COD rata-rata sebesar 0,005936%/m2 hari, NH4 rata-rata
sebesar 0,005936%/m2 hari, dan NO3 rata-rata sebesar 0,015016%/m2 hari.
Kondisi tersebut menunjukkan penanaman eceng gondok efektif dalam menurunkan tingkat beban pencemar air limbah industri gula tebu.
MENGESAHKAN
1. Tim Penguji
Ketua : Dr. Eng. Ir. Udin Hasanudin, M.T.
Sekretaris : Dr. Erdi Suroso, S.TP., M.T.A.
Penguji
Bukan Pembimbing : Ir. Ribut Sugiharto, M.Sc.
2. Dekan Fakultas Pertanian
Prof. Dr. Ir. Wan Abbas Zakaria, M.S. NIP 19610826 198702 1 001
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Sukoyoso, 1 Oktober 1988. Penulis adalah anak ke empat dari 4 bersaudara dari pasangan bapak Wasingan dan ibu Marsini.
Penulis menyelesaikan pendidikan dasar di SDN 2 Sukoyoso, Kecamatan Sukoharjo Kab. Pringsewu pada tahun 2001. Pada tahun 2004, Penulis menyelesaikan pendidikan menengah pertama di SMP NEGERI 2 Sukoharjo, sedangkan pendidikan menengah atas diselesaikan di SMA NEGERI 1 Pringsewu pada tahun 2007. Pada tahun 2008 Penulis diterima sebagai mahasiswa Jurusan Teknologi Hasil Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Lampung melalui jalur Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN).
Penulis melaksanakan kegiatan KKN Tematik di Kampung Indra Putra Subing, Kecamatan Terbanggi Besar, Lampung Tengah dengan tema “Revitalisasi Pertanian Untuk Meningkatkan Kesejahteraan Masyarakat Desa” pada bulan Juli sampai Agustus 2011. Penulis juga melaksanakan Praktik Umum pada bulan Januari-Februari 2012 di IRT. Bapak Paimin Sukoharjo Pringsewu.
iv
3.4.2 Analisis TSS ... 24
3.4.3 Analisis COD ... 25
3.4.4 Analisis NO3 ... 25
3.4.5 Analisis NH4 ... 26
3.4.6 Penghitungan efektivitas eceng gondok ... 26
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Derajat Keasaman (pH) ... 27
4.2 Total Suspended Solid (TSS) ... 32
4.3 Chemical Oxygen Demand (COD) ... 34
4.4 Amonia(NH4)... 37
4.5 Nitrat (NO3) ... 40
4.6 Efektivitas Eceng Gondok (EEG) ... 42
V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 46
5.2 Saran ... 46
DAFTAR PUSTAKA ... 47
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1. Diagram siklus nitrogen di alam ... 16
2. Diagram siklus nitrogen di perairan ... 17
3. Lokasi penanaman eceng gondok dan titik pengambilan sampel ... 24
4. Nilai pH air limbah industri gula tebu di titik I, A dan B ... 28
5. Nilai pH air limbah industri gula tebu di titik B dan C ... 30
6. Nilai penurunan dan peningkatan pH diatara titik perlakuan ... 31
7. Nilai TSS air limbah industri gula tebu di titik I, A dan B ... 33
8. Nilai COD air limbah industri gula tebu di titik I, A dan B ... 36
9. Nilai NH4 air limbah industri gula tebu di titik I, A dan B ... 39
10. Nilai NO3 air limbah industri gula tebu di titik I, A dan B ... 42
11. Efektivitas Eceng Gondok (EEG) ... 43
12. Lokasi penanaman eceng gondok dan titik pengambilan sampel dikolam aerasi 2 ... 51
13. Kolam Stabilisasi ... 51
14. Kolam Monitoring ... 52
15. Tanaman eceng gondok di kolam aerasi 2 ... 52
16. Outlet IPAL industri gula tebu di Provinsi Lampung ... 53
I. PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Industri gula tebu merupakan salah satu industri hasil pertanian yang terdapat di Indonesia. Proses pengolahan tebu menjadi gula menimbulkan hasil samping yang berupa limbah gas, padat dan air limbah. Limbah gas yang dihasilkan berupa gas cerobong ketel dan gas SO2 yang berasal dari cerobong reaktor
pemurnian pada proses sulfitasi. Limbah padat yang dihasilkan berupa bagasse,
filter cake, dan boiler ash, sedangkan air limbah berasal dari air pendingin mesin, air bekas cucian dan minyak dari peralatan proses, air dari laboratorium, serta air dari proses pembuatan gula tebu. Air limbah yang dihasilkan oleh industri gula tebu kurang lebih 0,5 m3/ton tebu yang diolah. Air limbah tersebut mengandung polutan utama yaitu zat organik, dengan BOD berkisar 1.300-1.900 mg/L, dan COD berkisar 2.500-4.000 mg/L (Purwadi, 2001).
2
Tingkat kenaikan populasi alga pada air limbah industri gula tebu disebabkan adanya over nutrisi. Usaha untuk mengurangi populasi alga pada air limbah dilakukan dengan cara menanam tanaman yang dapat menyerap nutrisi pada air limbah tersebut. Salah satu tanaman yang dapat digunakan adalah tanaman eceng gondok. Eceng gondok (Eichhornia crassipes) merupakan tanaman air yang dapat tumbuh dengan cepat di daerah tropis. Tanaman tersebut mampu beradaptasi dengan baik, sehingga tingkat penyebarannya sangat cepat. Eceng gondok mampu menyerap berbagai zat yang terkandung di dalam air, baik terlarut maupun tersuspensi (Orth, 1989).
Eceng gondok sering digunakan dalam kolam-kolam stabilisasi untuk menstabilkan efluen pengolahan air limbah sebelum dibuang ke lingkungan. Kolam eceng gondok mampu menghalangi perkembangan massal ganggang yang merupakan kelemahan dari sistem kolam air limbah biasa. Kolam tersebut sesuai untuk mengolah air limbah yang berasal dari rumah tangga, industri, dan air limbah campuran dari rumah tangga dan industri (Widiyanto dan Susilo, 1977). Laju penurunan bahan organik dalam air limbah industri gula tebu akibat penanaman eceng gondok belum diketahui secara pasti. Hal tersebut yang mendasari diperlukannya perhitungan kinerja tanaman eceng gondok dalam menurunkan beban pencemar air limbah industri gula tebu.
1.2Tujuan Penelitian
3
1.3 Kerangka Pemikiran
Industri gula tebu di Provinsi Lampung melakukan pengolahan air limbah dengan menggunakan sistem kolam conventional biological treatment. Conventional biological treatment merupakan pengelolahan air limbah industri gula dengan memanfatkan mikroorganisme untuk mendegradasi bahan-bahan organik yang terdapat di dalam air limbah secara biologis. Hasil pengolahan air limbah dengan sistem tersebut pada umumnya telah memenuhi baku mutu, namun sering kali terdapat beberapa parameter yang melewati ambang batas baku mutu yang telah ditetapkan. Masalah yang sering muncul dari pengolahan air limbah industri gula tebu adalah meningkatnya nilai pH air limbah industri gula tebu tersebut. Kenaikan pH dapat disebabkan adanya over aerasi dan akibat algae bloom
(Hasanudin, 2007).
Unsur nitrogen dan fosfor yang tinggi dalam air limbah menyebabkan terjadinya penyuburan, hal tersebut akan memicu pertumbuhan alga di perairan atau lebih dikenal dengan istilah Eutrofikasi (Liikanen dan Martikainen, 2003). Pertumbuhan alga secara cepat mengakibatkan perubahan pH hingga mencapai 11,3 khususnya kolam dangkal pada musim kemarau (Cristian et al., 2002). Alga memanfaatkan CO2 dalam proses fotosintesisnya sehingga terjadi peningkatan
pH. Aerasi pada kolam yang ditumbuhi alga akan menyebabkan peningkatan pH yang lebih tinggi (Kirkagac dan Demir, 2004).
4
kandungan nitrogennya cukup tinggi yaitu 1,75 mg/L NH4-N. Ryding and Rast
(1989) menyatakan bahwa perairan temasuk dalam klasifikasi eutrofik bila kandungan total N di perairan sebesar 0,39-6,10 mg/L, dan bila lebih dari 6,10 mg/L termasuk dalam klasifikasi hipertrofik. Kandungan bahan organik pada kolam fakultatif akan menyuburkan kolam dan berpotensi terhadap terjadinya pertumbuhan alga yang berlebihan (algae bloom). Sebagai upaya mengatasi tingginya kandungan nitrogen dan fosfor dalam air limbah maka diperlukan tanaman untuk menyerap kandungan nitrogen dan fosfor. Eceng gondok mampu menurunkan beban pencemar dalam pengolahan air limbah. Kolam eceng gondok mampu menghalangi perkembangan massal alga yang merupakan kelemahan dari sistem kolam air limbah biasa.
Tanaman eceng gondok mampu menghambat pertumbuhan alga karena eceng gondok menyerap bahan organik lebih besar, sehingga alga tidak memperoleh asupan bahan organik yang cukup untuk berkembang biak, selain itu tanaman eceng gondok yang subur juga mampu menghambat masuknya sinar matahari ke dalam air limbah yang mengakibatkan fotosintesis alga terhambat. Populasi alga yang menurun pada air limbah mengakibatkan penurunan konsentrasi CO2 dalam
III. BAHAN DAN METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Pengelolaan Limbah Agroindustri dan Laboratorium Kimia/Biokimia Hasil Pertanian Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Lampung pada bulan Juli sampai dengan Agustus 2012.
3.2 Alat dan Bahan
Peralatan yang digunakan adalah termometer digital, pH meter jenis HM-20P, stirer, tabung sentrifus, spectrofotometer, water bath, pipet mikro, oven, cawan porselen, pipet tetes, erlenmeyer, gelas ukur, gelas beker, cool box, botol sampel air, spatula, penjepit, jerigen, botol semprot, sarung tangan, dan masker.
Bahan-bahan yang digunakan adalah reagen COD, larutan NaOH, larutan Hydrazine Sulfat, larutan Sulfanilamide, larutan Naphtylethylenediamine, larutan CuSO4, larutan Phenol-alkohol, larutan Nitroprusside, larutan Alkali citric, larutan
23
3.3 Metode Penelitian
Metode penelitian yang digunakan adalah menanam tanaman eceng gondok pada kolam aerasi 2 di IPAL industri gula tebu di Provinsi Lampung, kemudian dilakukan pengambilan sampel di kolam tersebut pada 4 titik pengambilan yaitu titik I (inlet kolam aerasi 2), titik A (sebelum perlakuan), titik B (setelah perlakuan), dan titik C (outlet kolam monitor). Pengambilan sampel dilakukan setiap satu minggu sekali selama lima minggu untuk kemudian dianalisis di laboratorium. Pengamatan dilakukan terhadap parameter suhu, pH, TSS, COD, NH4, dan NO3. Data yang diperoleh kemudian disajikan dalam bentuk tabel dan
grafik selanjutnya dianalisis secara deskriptif.
3.3.1 Pelaksanaan penelitian
24
= Tanaman Eceng Gondok = Aerator
Gambar 3. Lokasi penanaman eceng gondok dan titik pengambilan sampel di kolam aerasi 2 pengukuran akan terus berubah. Pengukuran pH selesai apabila angka pada layar telah konstan. Nilai pH tercantum pada layar (DKK-TOA Corporation, 2004).
25
Sampel dimasukkan ke dalam desikator selama 30 menit kemudian ditimbang. Selisih berat kertas saring dan sampel setelah dioven 105oC selama 2 jam dengan berat kering kertas saring, dibagi dengan volume sampel yang disentrifius dalam liter adalah nilai TSS (APHA, 1998).
TSS = berat kertas saring dan sampel (mg) ─ berat kertas saring (mg) volume sampel yang digunakan (L)
3.4.3 Analisis COD
Sampel diambil sebanyak 0,2 mL dengan mikropipet, sebelumnya sampel limbah diaduk terlebih dahulu. Sampel dimasukkan ke dalam vial yang berisi reagen
Analisis NO3 menggunakan metode spectrophotometri dilakukan dengan cara
sebagai berikut: memasukan 5 mL sampel ke dalam kuffet. Sampel ditambahkan 1 mL larutan NaOH dan 1 mL larutan CuSO4 serta ditambahkan 1 mL larutan
26
3.4.5 Analisis NH4
Analisis NH4 menggunakan metode spectrophotometri dilakukan dengan cara
sebagai berikut: memasukan 5 mL sampel ke dalam kuffet. Sampel ditambahkan 1 mL larutan NaOH dan di larutkan dalam 35 mL aquades. Sampel ditambahkan 2 mL larutan Phenol-alcohol dan ditambahkan 2 mL larutan Nitroprusside. Sampel dihomogenkan kemudian ditambahkan 5 mL larutan Oxidation agent dan ditunggu selama 30 menit. Sampel diukur menggunakan spektrofotometer DR/4000U dengan panjang gelombang 640 nm dan hasilnya akan tampil dalam mg/L NH4+(HACH, 2004 ).
3.4.6 Penghitungan efektifitas eceng gondok EEG = X
A x WTH Keterangan:
EEG : Efektifitas eceng gondok (%/m2.hari)
X : Rata-rata persentase penurunan di setiap parameter (pH,TSS, COD, NH4, NO3).
