PENGOMPOSAN LUMPUR PENGOLAHAN AIR DENGAN
LIMBAH PERTANIAN
NOVYANA KURNIASIH
SEKOLAH PASCA SARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Pengomposan Lumpur Pengolahan Air dengan
Limbah Pertanian adalah karya saya sendiri dengan arahan dari komisi pembimbing dan
belum pernah diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan
dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di
bagian akhir tesis ini.
Bogor, Agustus 2012
Novyana Kurniasih
RINGKASAN
NOVYANA KURNIASIH. Pengomposan Lumpur Pengolahan Air dengan Limbah Pertanian. Dibimbing oleh ARIEF SABDO YUWONO dan SATYANTO KRIDO SAPTOMO.
Lumpur residu pengolahan air bersih mengandung padatan organik dan anorganik yang menyebabkan kekeruhan, termasuk alga, pasir, tanah liat dan endapan bahan kimia yang terbentuk selama proses pengolahan serta kemungkinan adanya pathogen seperti bakteri dan virus. Lumpur pengolahan air juga mungkin mengandung logam yang terkonsentrasi seperti aluminum dan besi. Kekhawatiran utama dari pembuangan langsung lumpur pengolahan air adalah potensi toksisitas dari besi dan aluminum yang berasal dari Alum (Al2 (SO4)3. 18 H2O) dan ferric chloride (FeCl3.6H2O) yang merupakan koagulan utama yang biasa digunakan pada proses koagulasi dan flokulasi-sedimentasi pada proses pengolahan air. Namun, selain daripada aluminum dan besi, lumpur pengolahan air juga mungkin mengandung logam berat seperti Pb, yang juga mengkhawatirkan jika terpapar ke badan air ataupun tanah.
Namun, pada sebagian besar Instalasi Pengolahan Air (IPA) di Indonesia lumpur dalam bentuk cair yang merupakan residu dari proses pengolahan air masih banyak dibuang langsung ke badan air seperti sungai tanpa melalui pengolahan terlebih dahulu sedangkan lumpur kering langsung ditimbun di tanah. Sering kali permasalahan biaya yang tinggi serta kerumitan proses yang perlu dilakukan menjadi kendala dalam pengadaan unit pengolahan lumpur. Bergantung pada kualitas fisik dan kimia, lumpur residu ini memungkinkan untuk diolah dan dimanfaatkan kembali. Salah satu usaha yang dapat dilakukan adalah melalui pengomposan. Dalam penelitian ini pengomposan lumpur pengolahan air bersih dilakukan sebagai usaha pemanfaatan lumpur dengan menggunakan bahan tambahan limbah pertanian yang berupa jerami dan kotoran kambing. Jerami juga memiliki peran dan kandungan nutrien yang dapat berfungsi sebagai bulking agent sedangkan kotoran kambing memiliki peran sebagai bio-activator karena mikroorganisme yang dikandungnya .
Tujuan dari penelitian ini adalah (1) menerapkan teknik pengomposan pada lumpur pengolahan air sebagai alternatif penanganan lumpur yang mudah dan meminimisasi dampak negatif bagi lingkungan, (2) menganalisis pengaruh proses pengomposan terhadap kualitas lumpur dalam bentuk material kompos yang dihasilkan, dan (3) menganalisis mutu kompos yang dihasilkan berdasarkan standar mutu kompos SNI 19-7030-2004. Parameter yang diujikan pada penelitian ini adalah C, N, C/N, P2O5, K2O, MgO, Fe, Mn, Zn, Al, dan Pb.
Pengomposan pada penelitian ini dilaksanakan dengan skala kecil menggunakan proses penumpukan antara lumpur dengan limbah pertanian. Sampel lumpur diambil dari 3 lokasi instalasi pengolahan air yaitu Instalasi Bogor, Instalasi Buaran, dan Instalasi Cibinong. Masing-masing lumpur dari ketiga sumber instalasi tersebut dikomposkan dengan bantuan limbah pertanian yaitu kotoran kambing dan jerami. Penelitian ini tidak mempertimbangkan fluktuasi perubahan kualitas air baku. Proses pengomposan menggunakan metode natural static pile composting dan dilakukan dengan rasio berat ketiga bahan baku 1:1:1. Penelitian ini dilaksanakan di rumah kompos Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan Institut Pertanian Bogor yang terletak di Kampung Gardu Dalam, Kec. Bogor Barat, Kota Bogor. Pengujian sampel kompos dilakukan di Balai Penelitian Tanah, Departemen Pertanian di Bogor.
melihat periode biodegradasi bahan organik oleh mikroorganisme. Pengukuran suhu kompos dilakukan setiap hari selama masa pengomposan. Kematangan kompos juga terlihat dari perubahan bentuk tumpukan material kompos yang menyerupai dan berbau tanah. Hal ini ditandai dengan berkurangnya tinggi tumpukan kompos yang juga menandai berkurangnya massa dan volume tumpukan.
Pada penelitian ini tumpukan mengalami tiga fase penting pengomposan yaitu fase termofilik (suhu >40 oC), fase pendinginan, dan fase pematangan. Namun, ketiganya mengalami fase termofilik dengan rentang waktu dan suhu tertinggi yang berbeda-beda. Suhu tertinggi yang dicapai oleh ketiganya berada pada kisaran 45 – 55 oC. Fase pendinginan terjadi setelah ketiga tumpukan kompos melewati suhu tertinggi dan menurun sampai dengan suhu yang hampir sama dengan suhu lingkungan. Pada fase ini, suhu ketiga kompos turun dari suhu tertinggi sampai dengan kisaran suhu 28-32oC. Fase pematangan atau juga disebut fase stabil yang diindikasikan dengan tidak terjadinya perubahan suhu, dimana suhu ketiga kompos akan tetap terus berada pada kisaran suhu 28-32oC.
Analisis unsur hara kompos yang dihasilkan menunjukkan bahwa unsur hara makro yang diujikan (C, N, P, K) mengalami peningkatan jika dibandingkan dengan hara yang dikandung pada lumpur saja. Peningkatan konsentrasi hara pada kompos tetap dibarengi dengan rasio C/N berada pada 10-20 yang sesuai dengan SNI 19-7030-2004. Hal ini menunjukkan bahwa proses pengomposan lumpur dengan jerami dan kotoran kambing memperkaya unsur hara kompos yang dihasilkan.
Hal sebaliknya terjadi pada parameter logam yang juga merupakan unsur mikro pada kompos. Konsentrasi logam Fe, Al, dan Pb pada kompos sebagian besar mengalami penurunan yang cukup besar jika dibandingkan dengan konsentrasi awal pada lumpur. Hal ini menunjukkan bahwa proses pengomposan dapat menurunkan kandungan logam pada lumpur residu pengolahan air termasuk logam berat seperti Pb. Penurunan konsentrasi logam ini kemungkinan disebabkan oleh terjadinya proses pelindian selama pengomposan berlangsung. Namun, parameter Mg, Mn, dan Zn pada sebagian besar sampel mengalami peningkatan konsentrasi dari kualitas lumpur awal. Hal ini mungkin terjadi akibat mobilitas dan akumulasi logam yang terdapat pada ketiga bahan baku yang digunakan. Selain itu, peningkatan nilai logam terjadi karena penurunan massa dalam pengomposan akibat dekomposisi organik, pelepasan karbon dioksida dan air serta proses mineralisasi. Namun peningkatan konsentrasi ini bukan merupakan hal yang negatif karena walaupun mengalami peningkatan, konsentrasinya hanya sedikit melebihi baku mutu yang ditetapkan.
ABSTRACT
NOVYANA KURNIASIH. Composting of Water Treatment Sludge with Agricultural Waste. Supervised by ARIEF SABDO YUWONO and SATYANTO KRIDO SAPTOMO.
Water treatment sludge (WTS) contains organic and inorganic solids including algae, pathogens such as bacteria and viruses, sand, clay, and sediment of chemicals that were formed during processing. The main concerns of direct disposal of WTS is the potential toxicity of iron and aluminum from alum and ferric chloride as the primary coagulant used, and also heavy metals content such as Pb, and Zn. Organic and inorganic materials, especially metals contained in sludge are generally labile / unstable which is a concern when exposed to the water bodies or soil. The purposes of this study were (1) to apply composting techniques to WTS as an alternative of sludge handling and to minimize negative impacts on the environment, (2) to analyze the influence of composting process on the quality of sludge in the form of compost material produced, (3) to analyze the quality of the produced compost based on national compost standard of SNI 19-7030-2004. The composting process used three different WTS from three different water treatment plants. Natural static pile composting method that carried out for 60 days was used in this study. Temperature changes of compost piles which were monitored daily showed that the compost pile undergoing a process of well degradation by microorganisms. This degradation process was stabilizing the concentration of macro and micro elements including heavy metals in the compost pile. Those were shown by the increase and stabilization of macro elements such as C, N, K, and P. The results also showed that composting process can be used to decrease the concentration of metal such as Fe, Al, and Pb. The composting process worked well and produced composts which comply with the compost quality standard. Based on the results obtained, the produced compost can be justified to contain nutrient which is applicable as soil conditioner.
PENGOMPOSAN LUMPUR PENGOLAHAN AIR DENGAN
LIMBAH PERTANIAN
NOVYANA KURNIASIH
Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada
Program Studi Teknik Sipil dan Lingkungan
SEKOLAH PASCA SARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
Judul tesis : Pengomposan Lumpur Pengolahan Air dengan Limbah Pertanian
Nama : Novyana Kurniasih
NIM : F451100051
Disetujui
Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Arief Sabdo Yuwono, M.Sc Dr. Satyanto Krido Saptomo, STP, MSi
Ketua Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi Dekan Sekolah Pascasarjana
Teknik Sipil dan Lingkungan
Dr. Ir. Nora H. Pandjaitan, DEA Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc.Agr
© Hak Cipta milik IPB, tahun 2012
Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya.
• Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah.
• pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB
PRAKATA
Puji syukur dipanjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan
rahmat-Nya, penelitian dengan judul “Pengomposan Lumpur Pengolahan Air dengan
Limbah Pertanian” ini dapat diselesaikan. Pada kesempatan ini, diucapkan banyak terima kasih kepada :
1) Ir. Arief Sabdo Yuwono, M.Sc, Ph.D dan Dr. Satyanto K. Saptomo, S.TP, M.Si
selaku dosen pembimbing yang telah menyediakan waktu, tenaga, dan pikirannya
untuk mengarahkan penyusunan tesis ini;
2) PDAM Tirta Pakuan, PDAM Tirta Kahuripan, dan PT. Aetra yang telah
membantu memberikan sampel dan data yang diperlukan;
3) Orang tua dan seluruh keluarga yang telah memberikan bantuan dukungan doa,
moral, dan material;
4) Dosen-dosen yang telah membantu dalam pemberian ilmu dari masa perkuliahan
sampai penyusunan tesis;
5) Teman-teman mahasiswa Teknik Sipil dan Lingkungan yang telah memberikan
masukan dan saran untuk perbaikan penelitian ini.
6) Berbagai pihak yang telah memberikan banyak bantuan selama penelitian ini
berjalan.
Akhir kata, diharapkan hasil penelitian ini dapat diterima dan bermanfaat bagi
pengembangan ilmu dan dapat diterapkan untuk meningkatkan kesejahteraan masyarakat.
Bogor, Agustus 2012
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bogor pada tanggal 6 November 1987 dari pasangan Sugeng
Sudaryanto dan Triwahyuni Yuliasih. Penulis merupakan putri pertama dari 3 bersaudara.
Tahun 2006 penulis lulus dari SMA Negeri 1 Bogor dan pada tahun yang sama
lulus seleksi masuk Universitas Indonesia pada Program Studi Teknik Lingkungan
melalui seleksi penerimaan mahasiswa baru (SPMB) tahun 2006. Pendidikan sarjana
diselesaikan pada tahun 2010.
Pada tahun 2010 penulis masuk program S2 Teknik Sipil dan Lingkungan dengan
sponsor I-Mhere. Selama mengikuti program S2, penulis berkesempatan untuk mengikuti
“International Joint Winter Course on Practical Agriculture Education for Local
Sustainability” yang berlangsung pada tanggal 18 November – 4 Desember 2011 di
Ibaraki University, Jepang. Pada periode yang sama, penulis juga berkesempatan
berpartisipasi dan mempresentasikan hasil penelitian dengan judul “Composting of Water
Treatment Sludge with Agricultural Waste” pada konferensi mahasiswa internasional
“The 7th International Student Conference at Ibaraki University” yang juga diadakan di
i DAFTAR ISI
DAFTAR ISI……… i
DAFTAR TABEL……… iii
DAFTAR GAMBAR……….. iv
BAB I PENDAHULUAN……….. 1
1.1Latar Belakang……….. 1
1.2Rumusan Masalah………. 3
1.3Tujuan Penelitian………... 3
1.4Batasan Penelitian………. 4
1.5Kerangka Pemikiran……….. 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA……… 5
2.1Lumpur Residu Pengolahan Air……….... 5
2.2Jerami……… 10
2.3Pupuk Kandang (Kotoran Kambing)……… 11
2.4Fase-Fase Pengomposan……… 12
2.5Kompos………. 15
BAB III METODE PENELITIAN……….. 20
3.1Lokasi dan Waktu Penelitian……… 20
3.2Alat dan Bahan………. 20
3.3Metode Analisis……...………. 20
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN……… 26
4.1Karakteristik Lumpur…...…….……… 26
4.2Karakteristik Kompos………….……….. 28
4.3Perhitungan Perkiraan Kompos……… 44
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN……… 46
5.1Kesimpulan……….. 46
5.2Saran……… 47
ii DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Karakteristik Lumpur………... 7
Tabel 2.2 Kandungan Hara Jerami ……….. 11
Tabel 2.3 Kandungan Hara Kotoran Kambing ………... 12
Tabel 4.1. Kualitas Awal Lumpur Sebelum Pengomposan…….………... 26
Tabel 4.2 Perubahan Massa Tumpukan Kompos ………... 30
Tabel 4.3 Perbandingan Kualitas Kompos dengan SNI 19-7030-2004………... 34
iii DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Kerangka Pemikiran………... 4
Gambar 2.1 Fase Pengomposan………. 13
Gambar 2.2 Tumpukan Kompos……….……….. 16
Gambar 2.3 Skema Tumpukan Kompos (Natural Static Pile Composting)……….. 17
Gambar 3.1 Prosedur Pengomposan……….. 20
Gambar 3.2 Ilustrasi Penumpukan Bahan Baku Kompos pada Bak Pengomposan……….. 21
Gambar 3.3 Bagan Alir Penelitian………. 22
Gambar 3.4 Tampak Atas Bak Pengomposan (satuan meter)………... 22
Gambar 3.5 Ilustrasi Bak Pengomposan satuan meter)...……….. 23
Gambar 3.6. Konstruksi Bak Kompos dan Ventilasi ……… 24
Gambar 3.7 Tumpukan Kompos……… 24
Gambar 4.1. Faktor Penentu Kualitas Lumpur Residu………. 27
Gambar 4.2. Kompos yang Sudah Matang ……….. 28
Gambar 4.3. Grafik Perubahan Suhu Kompos ………..…… 31
Gambar 4.4 Perubahan Konsentrasi N………. 35
Gambar 4.5 Perubahan Konsentrasi C……….. 35
Gambar 4.6 Perubahan Rasio C/N ……… 35
Gambar 4.7 Proses Pengomposan ………. 36
Gambar 4. 8 Perubahan Konsentrasi P……….. 38
Gambar 4. 9 Perubahan Konsentrasi K ………... 38
Gambar 4.10 Perubahan Konsentrasi Mg………. 40
Gambar 4.11 Perubahan Konsentrasi Fe...………... 40
Gambar 4.12 Perubahan Konsentrasi Al……… 41
Gambar 4.13 Perubahan Konsentrasi Mn……….. 41
Gambar 4.14 Perubahan Konsentrasi Zn………... 41
1 BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Lumpur pengolahan air merupakan residu dari proses pengolahan air. Lumpur
residu pengolahan air terdiri dari partikel yang mengendap sebagai hasil dari proses
koagulasi dan flokulasi. Proses kimia yang juga merupakan bagian dari proses
pengolahan air menghasilkan lumpur sebagai residu dalam jumlah yang besar. Lumpur
instalasi mengandung padatan organik dan anorganik yang menyebabkan kekeruhan,
termasuk alga, bakteri, virus, pasir, tanah liat dan endapan bahan kimia yang terbentuk
selama proses pengolahan (Qasim et al., 2000). Lumpur pengolahan air juga mungkin
mengandung pathogen (bakteri, virus, dan protest), kontaminan organohalogen, dan
logam yang terkonsentrasi seperti aluminum dan besi (Soetaro-Santos et al, 2005). Jika
lumpur residu ini dibuang langsung ke badan air tanpa melalui pengolahan terlebih
dahulu, lumpur dapat memperburuk kualitas badan air dan membahayakan ekosistem air.
Kekhawatiran utama dari pembuangan langsung lumpur residu pengolahan air ke
badan air adalah potensi toksisitas dari besi dan aluminum. Alum (Al2 (SO4)3. 18 H2O)
dan ferric chloride (FeCl3.6H2O) merupakan koagulan utama yang biasa digunakan pada
proses koagulasi dan flokulasi-sedimentasi pada proses pengolahan air. Sumber
antropogenik paling utama salah satunya adalah berasal dari proses pengolahan air
minum (Soetaro-Santos et al, 2005). Secara umum, lumpur residu pengolahan air, baik
lumpur alum (aluminum-based coagulant) ataupun lumpur ferric chloride, tidak
menyebabkan toksisitas akut, tetapi paparan dalam jangka panjang pada FeCl3 dapat
menyebabkan kematian dan menurunnya reproduksi, sementara lumpur alum hanya
menyebabkan penurunan reproduksi. Hal ini disampaikan oleh Soetaro-Santos et al
(2005) pada penelitian pemaparan lumpur pengolahan air pada biota air Daphnis Similis.
Namun, selain daripada aluminum dan besi, lumpur pengolahan air juga memungkinkan
mengandung logam berat seperti Pb yang juga mengkhawatirkan jika terpapar ke badan
air ataupun tanah.
Namun, pada sebagian besar Instalasi Pengolahan Air (IPA) di Indonesia masih
menemui kendala dalam penanganan lumpur atau residu yang merupakan hasil
sampingan dari proses penyisihan kontaminan pada proses sedimentasi dan filtrasi. Di
Indonesia, lumpur dalam bentuk cair yang merupakan residu dari proses pengolahan air
2
terlebih dahulu sedangkan lumpur kering langsung ditimbun di tanah. Lumpur residu ini
pun masih mengandung berbagai macam polutan yang termasuk juga logam berat. Sering
kali permasalahan biaya yang tinggi serta kerumitan proses yang perlu dilakukan menjadi
kendala dalam pengadaan unit pengolahan lumpur.
Lumpur residu pengolahan air dapat: a) dibuang langsung ke badan air penerima;
b) dibuang melalui saluran sanitasi; c) di landfill, dengan asumsi lumpur residu tidak
mengandung free-draining water, dan tidak memiliki karakteristik toksik seperti yang
didefinisikan oleh prosedur pemeriksaan karakteristik pelepasan toksisitas; dan d)
diaplikasikan pada lahan (Chwirka et al., 2001). Bergantung pada kualitas fisik dan kimia,
lumpur residu ini memungkinkan untuk diolah dan dimanfaatkan kembali. Jika dilihat
dari kemudahan dan kemurahan saja, membuang langsung ke badan air atau saluran
ataupun melakukan landfill merupakan pilihan yang paling mudah dan sedikit
mengeluarkan biaya. Namun jika dilihat pada dampak jangka panjangnya, keberadaan
masalah timbulan limbah lumpur tersebut memerlukan perhatian dan solusi pengolahan
lumpur dengan praktek yang tidak sekedar mudah dan murah tetapi juga tidak berdampak
negatif pada lingkungan.
Pada tahun 2000, telah diterbitkan sebuah petunjuk pemanfaatan lumpur residu
pengolahan air oleh Cornwell et al dengan judul Commercial Application and Marketing
of Water Plant Residuals. Literatur ini memberikan beberapa petunjuk mengenai hal-hal
yang dapat dilakukan untuk memanfaatkan lumpur residu pengolahan air dan salah satu
usaha yang dapat dilakukan adalah pengomposan. Namun, informasi mengenai proses
pengomposan pada lumpur pengolahan air masih sangat sedikit. Pengomposan lumpur
pengolahan air bersih akan dilakukan sebagai usaha pemanfaatan lumpur dengan
menggunakan bahan tambahan limbah pertanian yang berupa jerami dan kotoran
kambing.
Jerami dipilih karena menurut data Deptan (2010), Indonesia menghasilkan lebih
dari 63 juta ton beras yang berarti lebih dari 63 juta ton jerami dihasilkan. Pada
prakteknya, jerami yang dihasilkan belum sepenuhnya dimanfaatkan, bahkan sebagian
besar jerami masih dibakar segera setelah panen. Sedangkan kotoran kambing padat
merupakan limbah yang cukup banyak dihasilkan. Menurut catatan Ditjennak (2009),
terdapat lebih dari 15 juta ekor populasi kambing. Jerami juga memiliki peran dan
kandungan nutrien yang dapat berfungsi sebagai bulking agent sedangkan kotoran
kambing memiliki peran sebagai bio-activator karena mikroorganisme yang
3 belakang dilakukannya penelitian ini adalah kelanjutan dari penelitian sebelumnya.
Penelitian sebelumnya oleh Ikhwan, 2000 membahas mengenai proses pengomposan
jerami padi dan kotoran kambing yang juga merupakan salah satu rangkaian penelitian
I-MHERE.
1.2 RUMUSAN MASALAH
Setelah menjabarkan latar belakang dan melihat permasalahannya, maka dapat
disusun rumusan masalah sebagai berikut :
1. Lumpur residu pengolahan air memiliki kandungan polutan serta patogen yang dapat
menimbulkan pencemaran dan berdampak negatif bagi lingkungan jika tidak
ditangani dengan benar. Pembuangan langsung lumpur cair residu pengolahan air ke
badan air tanpa pengolahan terlebih dahulu dapat mencemari badan air penerima dan
membahayakan ekosistem air, sedangkan pembuangan lumpur kering residu
pengolahan air ke tanah melalui proses landfill dapat dikatakan mudah, tetapi
membutuhkan lahan yang cukup luas dan akan menjadi semakin luas jika lumpur
terus bertambah tanpa adanya pemanfaatan lumpur secara berkala. Untuk itu,
diperlukan alternatif penanganan lumpur residu yang lebih tepat.
2. Proses pengomposan dapat dijadikan sebagai salah satu alternatif pemanfaatan lumpur
residu pengolahan air. Melalui proses pengomposan, diharapkan lumpur dapat
dimanfaatkan dan memiliki nilai tambah.
3. Jerami padi dan kotoran kambing merupakan limbah yang potensial sebagai bahan
baku kompos karena mengandung nutrien dan mikroorganisme yang berguna untuk
proses pengomposan. Proses pengomposan dari ketiganya diharapkan dapat
menghasilkan kompos yang baik dan memenuhi standar.
1.3 TUJUAN PENELITIAN Penelitian ini bertujuan untuk :
1. Menerapkan teknik pengomposan pada lumpur pengolahan air sebagai alternatif
penanganan lumpur yang mudah dan meminimisasi dampak negatif bagi
lingkungan.
2. Menganalisis pengaruh proses pengomposan terhadap kualitas lumpur dalam
bentuk material kompos yang dihasilkan.
3. Menganalisis mutu kompos yang dihasilkan berdasarkan standar mutu kompos
4
1.4 BATASAN PENELITIAN
Ruang lingkup penelitian yang dibahas dalam penelitian ini meliputi:
• Pengujian skala kecil digunakan dalam proses pencampuran antara lumpur dengan limbah pertanian.
• Sampel lumpur diambil dari 3 lokasi instalasi.
• Limbah pertanian yang digunakan yaitu kotoran kambing dan jerami.
• Tidak mempertimbangan fluktuasi perubahan kualitas air baku
• Dilakukan dengan rasio berat ketiganya 1:1:1.
1.5 Kerangka Pemikiran
Kerangka pemikiran dari penelitian ini secara skematis disajikan pada Gambar
1.1. Proses pengolahan air bersih, pertanian padi, dan ternak kambing masing-masing
menghasilkan limbah dalam jumlah banyak. Timbulan limbah ini belum ditangani dan
dimanfaatkan secara baik dan dalam skala besar, karena adanya permasalahan tenaga dan
biaya yang diperlukan. Masing-masing limbah memiliki potensi mencemari lingkungan
dan memerlukan penanganan yang tepat.
Proses pengomposan itu sendiri merupakan proses degradasi material organik oleh
mikroorganisme dan dapat mengurai material menjadi bahan humus sehingga
menghasilkan berat dan volume yang lebih rendah dari bahan dasarnya. Hasil
pengomposan pun menjadi stabil dengan proses dekomposisi lambat dan dapat menjadi
5 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Lumpur Residu Pengolahan Air
Tujuan instalasi pengolahan air minum (IPAM) adalah untuk memproduksi air yang
memenuhi standar kualitas air minum dengan harga yang terjangkau. Instalasi pengolahan
air menggunakan berbagai proses pengolahan air untuk menghasilkan air produksi dengan
kualitas yang diinginkan. Proses pengolahan ini secara umum di kelompokan menjadi
unit operasi (UO) dan unit proses (UP). Dalam unit operasi terjadi penghilangan
kontaminan melalui gaya fisik. Sedangkan di dalam unit proses, pengolahan terjadi
melalui reaksi kimia atau biologi. Sebagai contoh, penghilangan kekeruhan di dapat
dilakukan dengan kombinasi UO dan UP yaitu proses koagulasi (termasuk UP), flokulasi
(UO) dan sedimentasi (UO).
Kinerja dari IPAM juga dituntut untuk terus ditingkatkan dengan adanya standar air
minum baru yang tercantum dalam Permenkes No. 492 Tahun 2010 tentang persyaratan
kualitas air minum. Sebaliknya kondisi kualitas air baku seperti sungai, danau dan waduk
cenderung memburuk karena pencemaran. Hal ini menyebabkan IPAM semakin sulit
untuk memenuhi target kualitas air produksi yang ada dan memungkinkan IPAM
menghasilkan residu lumpur yang lebih banyak dan dengan kandungan pencemar tinggi.
Pada unit sedimentasi terjadi penyisihan padatan (solids) sebesar 80 – 95%
melalui proses pengendapan/sedimentasi (Qasim et al., 2000). Endapan yang terbentuk
akan terakumulasi dalam zona penampung lumpur di dasar unit sedimentasi. Lumpur
yang terbentuk ini secara berkala harus dibuang agar kapasitas zona penampung lumpur
tidak terlampaui dan menyebabkan penurunan kinerja instalasi. Selain pada unit
sedimentasi, lumpur/residu juga dihasilkan oleh unit filtrasi melalui proses pencucian
balik (filter backwash). Pencucian balik diperlukan untuk mengembalikan kembali kinerja
unit filtrasi dengan mendorong keluar padatan yang terakumulasi di lapisan filter
menggunakan air.
2.1.1 Sumber dan Karakteristik Lumpur
Lumpur pengolahan air didefinisikan sebagai akumulasi padatan atau endapan
yang dikeluarkan dari bak sedimentasi, bak pengendapan, atau clarifier pada instalasi
pengolahan air. Sumber utama residu pengolahan air adalah lumpur koagulasi alum atau
6
dihasilkan pada dasarnya merupakan fungsi dari proses pengolahan, penambahan bahan
kimia, dan kuantitas air baku. Pengertian akan kuantitas lumpur, kandungan padatan, dan
sifat padatan sangatlah penting untuk memilih dan mendesain perangkat proses yang tepat
(Qasim et al., 2000). Karakteristik residu dari berbagai sumber dibahas sebagai berikut :
2.1.1.1Lumpur Alum atau Lumpur Besi
Lumpur ini memiliki penampilan menyerupai gelatin yang dihasilkan dari proses
penjernihan/sedimentasi dan dari backwashing dari filter. Mereka mengandung
konsentrasi tinggi garam aluminium atau besi dengan campuran bahan organik dan
anorganik dan presipitat hidroksida. (Qasim et al., 2000).
Pengeringan lumpur koagulasi adalah tugas yang sulit dan di dulu lumpur
langsung dibuang ke sumber air, seperti sungai atau danau. Namun, saat ini lumpur diolah
untuk pembuangan akhir dan air backwash dan clarifier dikembalikan ke fasilitas
pengolahan untuk didaur ulang. (Qasim et al., 2000).
Aluminium dan garam besi merupakan bahan kimia utama yang digunakan untuk
menghilangkan partikel koloid. Banyak instalasi menggunakan kapur bersama dengan
alum atau besi untuk mencapai pelunakan parsial dan untuk meningkatkan koagulasi.
Polimer juga digunakan sebagai koagulan dan atau pembantu filter untuk meningkatkan
penghilangan partikel koloid pada proses koagulasi dan filtrasi. Activated carbon juga
sering digunakan untuk kontrol rasa dan bau. Pada setiap kasus, karakteristik lumpur akan
berbeda dan kondisi ini perlu diperhitungkan untuk estimasi kuantitas dan kualitas lumpur
(Qasim et al., 2000).
Lumpur koagulasi diproduksi melalui proses flokulasi dan pengendapan alami
dari kekeruhan. Aluminium dan garam besi bereaksi dengan alkalinitas dan membentuk
endapan aluminium dan ferric hidroksida. Lumpur mengandung hidroksida tersebut dan
kekeruhan yang menyebabkan senyawa organik dan anorganik. Walaupun nilai BOD dan
COD mungkin saja tinggi, lumpur ini tetap stabil, karena tidak terdapat material organik
yang mendorong dekomposisi aktif atau mendukung kondisi anaerob. Hasilnya, lumpur
dapat diakumulasi pada bak sedimentasi selama beberapa hari dan bulan, dan dibuang
secara berkala.
Kuantitas padatan yang dihasilkan pada koagulasi bergantung pada total padatan
tersuspensi yang terkandung pada air, tipe dan dosis koagulan, dan efisiensi bak
sedimentasi. Umumnya, 60-90 persen dari padatan total dihilangkan pada bak
7 pasti antara kekeruhan dan total padatan tersuspensi. Rasio total padatan tersuspensi
dengan kekeruhan normalnya bervariasi dari 0,5 sampai 2. Telah dilaporkan bahwa total
padatan pada fasilitas koagulasi alum dapat bervariasi antara 8 sampai 210 kg/100 m3 dari
air baku yang diolah.
Tabel 2.1 Karakteristik Lumpur
Karakteristik Lumpur Alum Lumpur Besi
Fisik
Kuantitas, kg/1000m3 8 - 210, tipikal 48 80
Densitas kering, kg/m3 1200 - 1520 1200 - 1800
Dewaterability 10% konsentrasi dalam 2 hari di sand beds
Metode pembuangan lumpur residu pengolahan air sangat tergantung pada jenis
residu yang dihasilkan (AwwaRF, 2007). Pembuangan akhir dari lumpur pengolahan air
mencakup beberapa teknik, diantaranya:
2.1.2.1Pengolahan Mekanis
Proses penanganan lumpur meliputi thickening, conditioning, dewatering, drying,
chemical recovery, dan pembuangan. Sangat penting sistem pengolangan padatan/lumpur
diteliti pada fase perencanaan proyek, karena modal serta biaya operasional dan
perawatan dari fasilitas lumpur sering merupakan bagian terbesar dari biaya keseluruhan
instalasi pengolahan air. Banyak faktor menjadi pertimbangan pada perencanaan dan
desain fasilitas penanganan lumpur. Diantara faktor-faktor tersebut adalah ukuran
instalasi, lahan yang tersedia, transport dan pembuangan lumpur, dan peulihan dan
8
2.1.2.2Landfilling
Landfills mungkin pada lahan publik seperti TPA kota yang dimiliki, atau di lahan
pribadi. Operator TPA umumnya membutuhkan 15 sampai 30 persen lumpur (padat).
Konsentrasi minimum sering ditentukan oleh peraturan daerah sanitary landfill. Untuk
endapan tawas, (yang paling umum di instalasi pengolahan air minum US) penimbunan
efektif membutuhkan konsentrasi padatan menjadi setidaknya 25%. Pada konsentrasi
rendah, aplikasi tanah (land application) yang lebih sesuai. (Pandit and Das, 1998)
Evaluasi skala pilot selama enam bulan dilakukan terhadap lumpur yang berasal
dari proses menggunakan koagulan alum dan Fe menunjukkan pelindian yang rendah dari
arsenik, tembaga, besi, mangan, dan zinc, namun tidak ada konsentrasi logam yang
terbawa lindi melebihi tingkat kontaminasi. (AwwaRF, 2007)
2.1.2.3Aplikasi tanah (Land Application)
Lumpur Alum, pada konsentrasi kurang dari 25%, adalah tanah yang paling baik
diterapkan. Endapan dapat diterapkan untuk lahan pertanian, untuk lahan marjinal untuk
reklamasi tanah, untuk lahan hutan atau ke situs khusus. Selain di situs khusus, biasanya
tidak lebih dari 20 ton lumpur kering per hektar adalah tanah yang diterapkan. (Pandit and
Das, 1998)
Namun, untuk mengaplikasikan lumpur langsung pada lahan, perlu diketahui
konsentrasi pencemar ataupun nutrien yang terkandung di dalamnya. Jumlah total residu
yang dihasilkan dapat merupakan fungsi dari dosis koagulan, dan berbagai penggunaan
bahan untuk mengurangi dosis koagulan (AwwaRF,2007). Untuk mengaplikasikan
lumpur residu pada lahan, perlu perhatian khusus pada proses pengolahan yang
digunakan. Hasil penelitian Cornwell bersama AwwaRF mengungkapkan bahwa
pemilihan, penggunaan, serta pemilihan penyedia dan waktu pengiriman koagulan perlu
diperhatikan dengan baik (AwwaRF,2007).
2.1.2.4Pengomposan Lumpur Residu Pengolahan Air
Pengomposan merupakan proses biologis alami yang mempercepat dekomposisi
limbah padat organik menjadi material seperti tanah. Kegiatan pengomposan digunakan
untuk mendaur ulang limbah padat, sampah halaman, kulit kayu, dan serbuk gergaji
9 mendaur ulang hampir sebanyak 60 persen limbah padat melalui pengomposan.
(Cornwell et al., 2000)
Kegiatan pengomposan telah banyak menggunakan biosolid selama
bertahun-tahun sebagai bahan tambahan pada tumpukan kompos. Selama dekomposisi organik
panas yang dihasilkan menghancurkan pathogen dan secara efektif mensanitasi biosolid
menjadi material yang aman untuk digunakan. Penggunaan biosolid pada pengomposan
mengasilkan material penyubur yang bernilai. (Cornwell et al., 2000)
Belakangan ini, proses pengomposan telah dilakukan dengan menggunakan
lumpur residu pengolahan air sebagai bahan pada tumpukan kompos bersama dengan
sampah halaman, limbah padat, kulit pohon, dan biosolid. Penambahan lumpur residu ini
telah menunjukkan manfaat yang menguntungkan pada proses pengomposan dengan
menyediakan kelembaban, sisa mineral, pengaturan pH, dan berguna juga sebagai bulking
agent. Pengomposan bersama menggunakan campuran lumpur residu dan biosolid telah
terbukti menguntungkan proses pengomposan dan produk akhir dengan menurunkan
konsentrasi logam berat yang berhubungan dengan berbagai penggunaan kembali untuk
aplikasi lahan. (Cornwell et al., 2000)
Material kompos yang telah dihasilkan dapat menjadi soil amendment untuk
pertanian atau aplikasi lahan komersial yang bernilai dan aman bagi lingkungan. Banyak
fasilitas pengomposan perkotaan yang mensuplai material kompos kepada pengguna
dengan biaya yang sedikit ataupun tanpa biaya, sementara operasi pengomposan komersil
menggunakan kompos yang telah jadi untuk memproduksi lapisan atas tanah dan
campuran tanah untuk pot yang telah dikemas dan dijual secara komersil. (Cornwell et
al., 2000)
Proses pengomposan untuk mendaur ulang material organik membutuhkan empat
bahan untuk menjaga mikroorganisme yang diperlukan untuk proses dekomposisi
material sampah menjadi material seperti tanah. Bahan utamanya adalah udara, air,
nutrisi/makanan, dan suhu. Jumlah yang tepat untuk setiap elemen bahan ini akan
menghasilkan hasil pengomposan yang sukses. (Cornwell et al., 2000)
Mikroorganisme kompos (bakteri, jamur, dll) membutuhkan kondisi lingkungan
yang spesifik untuk memperbanyk dan mendekomposisi bahan organik secara efektif.
Kelembaban, suhu, dan aerasi perlu dipertahankan pada level tertentu untuk
pengomposan yang efisien. Tingkat suhu yang optimal untu pengomposan adalah 32
sampai 60oC. Tumpukan kompos dengan suhu dibawah 32oC akan menghasilkan proses
10
mikroorganisme. Suhu tumpukan merupakan metode terbaik untuk memonitor status
kompos. Sedangkan aerasi tumpukan dibutuhkan sebagai sumber oksigen bagi
mikroorganisme. Membalik-balikan tumpukan kompos memberikan kesempatan material
untuk tetap teroksigenasi. (Cornwell et al., 2000)
Lumpur pengolahan air telah sukses digunakan sebagai bulking agent pada proses
pengomposan. Material kompos seperti dedaunan dan rumput membutuhkan bulking
agent untuk meningkatkan spasi pori untuk aerasi dan distribusi kelembaban. Untuk
kompos yang menerima material yang sangat kering, lumpur pengolahan air juga efektif
untuk menambah kelembaban pada tumpukan yang sangat penting pada proses
dekomposisi. (Cornwell et al., 2000)
Lumpur pengolahan air yang digunakan perlu dikeringkan sampai dengan
kandungan padatan minimal 15% untuk digunakan pada proses pengomposan. Tingkat
pengeringan tergantung pada material kompos lainnya yang digunakan dan perlu
disesuaikan berdasarkan kasus. Lumpur yang terlalu basah tidak direkomendasikan untuk
pengomposan karena masalah pengangkutan dan penyimpanan. (Cornwell et al., 2000)
2.2 Jerami
Jerami merupakan limbah organik yang banyak dihasilkan dari kegiatan budidaya
padi sawah. Di dalam jerami terdapat beberapa unsur hara yang berguna untuk tanaman
seperti nitrogen dan kalium sehingga dengan membakar jerami berarti sama saja dengan
membakar uang karena jerami yang dibakar tersebut sebenarnya dapat membantu
menggantikan pupuk KCl sebanyak 1 sak (50 kg). Dengan mengembalikan jerami padi ke
lahan sawah, petani dapat menghemat biaya pupuk karena tidak perlu lagi memberikan
pupuk KCl (Litbang Deptan, 2010). Kandungan unsur hara jerami terlampir pada Tabel
2.2.
Jerami telah banyak digunakan sebagai material kompos. Pengomposan jerami
sudah banyak dikenal di Indonesia dan prosesnya telah banyak diteliti di berbagai negara.
Tujuan dari pengomposan adalah menurunkan nilai rasio C/N sehingga meningkatkan
kualitas kompos. Salah satu syarat pengomposan adalah tersedianya nitrogen dalam
jumlah yang cukup. Tanaman padi yang memproduksi 5 ton/ha gabah kering panen
mengangkut hara dari tanah sekitar 150 kg N, 20 kg P, 150 kg K, dan 20 kg S. Pada saat
panen, jerami mengandung sekitar 1/3 jumlah hara N, P dan S dari total hara tanaman
padi, sedangkan kandungan K rata-rata 89%. Oleh karena itu jerami padi dapat dijadikan
11 Tabel 2.2 Kandungan Hara Jerami
Unsur Hara Satuan Konsentrasi
N- Organik % 0,957
kambing dan domba. Petani umumnya memelihara ternak tersebut sebagai usaha
sampingan. Feses kambing-domba mengandung bahan kering dan nitrogen beturut-turut
40-50% dan 1,2-2,1%. Kotoran kambing-domba dapat dimanfaatkan secara langsung
dengan mencampurkannya pada saat pengolahan tanah. Namun, untuk mendapatkan hasil
lebih baik. Disarankan agar kotoran dapat diolah terlebih dahulu. Kandungan hara
kotoran kambing terlampir pada Tabel 2.3.
Kotoran kambing domba mengandung bahan organik yang dapat menyediakan zat
hara bagi tanaman melalui proses penguraian (dekomposisi). Proses ini terjadi secara
bertahap dengan melepaskan bahan organik yang sederhana untuk pertumbuhan tanaman.
Feses kambing-domba mengandung sedikit air sehingga mudah diurai. Penggunaan
kotoran ternak dalam bentuk kompos sebagai pupuk organik akan memperbaiki struktur
12
Tabel 2.3 Kandungan Hara Kotoran Kambing
Unsur Hara Satuan Konsentrasi
N total % 0,55
Pengomposan mendekomposisi dan mentransformasi material organik menjadi
material seperti tanah yang disebut humus. Proses pengomposan menggunakan
mikroorganisme seperti bakteri dan fungi untuk memecah material organik. Agar proses
bekerja dengan baik, sangat penting bagi mikroorganisme secara terus menerus
mendapatkan asupan makanan (organik), air, dan oksigen. Begitu juga dengan mengelola
suhu material kompos sangat penting untuk membuat proses bekerja. (Rudnik, 2008)
Selama pengomposan, mikroorganisme memecah material organik dan
memproduksi karbon dioksida, air, panas, dan kompos (Rudnik, 2008):
Material organik + mikroorganisme + O2 H2O + CO2 + Kompos + Panas
Dibawah kondisi aerob, degradasi material organik merupakan proses exotermal
yang menghasilkan energi dalam bentuk panas, yang menghasilkan peningkatan suhu dan
fase suhu tinggi (thermic). Produk akhir dari proses pengomposan adalah karbon
dioksida, air, mineral, dan material organik yang telah stabil (kompos yang mengandung
asam humus yang tinggi). Transformasi material organik segar menjadi kompos memiliki
beberapa keuntungan : mengatasi phytotoxisitas material organik yang tidak stabil,
memperbaiki status higienitas material, dan memproduksi material organik yang stabil,
kaya nutrient dan C yang diketahui menguntungkan untuk tanah dan tanaman. (Insam et
13 Perubahan kondisi habitat (suhu, pH, aerasi, kelembaban, ketersediaan substrat)
menghasilkan tahapan pertumbuhan eksponensial dan fase seimbang untuk beragam
mikroorganisme. Kompos bersifat heterogen, maka dari itu, tidak semua zona tumpukan
kompos mencapai suhu yang serupa. (Insam et al., 2009)
Proses pengomposan terus menerus dapat dianggap sebagai urutan kultur terus
menerus, masing-masing dengan sifat fisik (contoh: suhu), kimia (contoh: substrat yang
tersedia), dan biologi (contoh: komposisi komunitas mikroba) dan pengaruhnya.
Perubahan-perubahan ini membuat proses ini sulit untuk dipelajari, yang hampir tidak
mungkin untuk mensimulasikannya di laboratorium karena suhu, aerasi, kelembaban, dan
lainnya, berhubungan langsung dengan rasio permukaan-volume (Insam et al., 2009).
Namun, secara umum, dapat diterima bahwa pengomposan pada dasarnya adalah proses
tiga fase.
Gambar 2.1 Fase Pengomposan Sumber : Turovskiy dan Mathai, 2006
1. Fase mesofilik (25-40oC)
Pada fase awal, senyawa yang kaya akan energi, melimpah, dan mudah
terdegradasi seperti gula dan protein terdegradasi oleh fungi dan bakteri yang umumnya
disebut sebagai dekomposer utama (Insam et al., 2009). Pada permulaan pengomposan,
bakteri mesofilik dan fungi mendegradasi senyawa yang mudah larut dan terdegradasi,
seperti monosakarida, pati, dan lipid. Bakteri memproduksi asam organik, dan pH
menurun sampai 5-5.5. Suhu mulai meningkat secara spontan sebagai panas dilepaskan
14
dan pH meningkat tajam hingga 8-9. Fase ini berlangsung selama beberapa jam sampai
beberapa hari. (Rudnik, 2008)
Dengan menyertakan pengaruh mekanikal seperti pembalikan, mesofauna seperti
cacing kompos, tungau, dan lipan dapat berkembang lebih subur. Dari sudut pandang
mikrobial, organisme-organisme ini dapat dianggap sebagai katalis, berkontribusi pada
pemecahan secara mekanik dan menawarkan habitat intestinal untuk mikroorganisme
yang special. (Insam et al., 2009)
2. Fase termofilik (40-65oC)
Suhu tinggi memberikan keuntungan kompetitif untuk mikroorganisme termofilik
yang mengalahkan mikrobiota mesofilik. Organisme mesofilik tidak aktif karena suhu
tinggi, dan bersama dengan substrat yang mudah terdegradasi, ikut terdegradasi oleh
mikroorganisme termofilik. Dekomposisi terus berlangsung dengan cepat, dan
berakselerasi mencapai suhu sekitar 62oC. Pada suhu dibawah 60oC, lebih dari 40%
padatan terdegradasi dalam minggu pertama, hampir semua oleh bakteria. (Insam et al.,
2009)
Hal ini berhubungan dengan koloni mikroorganisme tertentu yang meraih
dekomposisi tingkat tinggi. Kompos memasuki fase termofilik ketika suhu mencapai 40
o
C. Bakteria dan fungi termofilik mengambil alih, dan tingkat degradasi limbah
meningkat. Jika suhu melebihi 55-60 oC, aktivitas dan keragaman mikroba berkurang
secara drastis. Setelah mencapai panas puncak, pH menjadi stabil pada level netral. Fase
termofilik dapat bertahan selama beberapa hari sampai beberapa bulan. (Rudnik, 2008)
3. Fase Pendinginan (fase mesofilik kedua)dan Pematangan atau Curing
Ketika aktivitas organisme termofilik berhenti karena kehabisan substrat dan
sumber karbon yang mudah terdegradasi dikonsumsi, suhu mulai menurun. Setelah
mendingin, kompos menjadi stabil. Bakteria mesofilik dan fungi muncul kembali, dan
diikuti dengan fase pematangan. Namun, sebagian besar speciesnya berbeda dengan
species pada fase mesofilik awal (Rudnik, 2008). Pada fase awal organisme
berkemampuan mendegradasi gula, oligosaccharides dan protein, organisme mesofilik
kedua dikarakterisasi dengan peningkatan jumlah organisme yang mendegradasi pati atau
selulosa (Insam et al., 2009). Proses biologi sekarang menjadi lambat, tetapi kompos
15 material organik dan efisiensi proses, yang dapat ditentukan dari konsumsi oksigen.
(Rudnik, 2008).
Selama fase pematangan, kualitas subtrat sangat menurun, dan dalam
langkah-langkah yang berurutan beberapa komposisi komunitas mikroba sepenuhnya diubah.
Senyawa yang tidak terdegradasi lebih lanjut, seperti lignin humus kompleks, terbentuk
dan menjadi dominan (Insam et al., 2009). Pada fase curing akhir, kompos menjadi
matang melalui aktivitas mikroba lebih jauh menjadi produk yang stabil. (Turovskiy dan
Mathai, 2006).
Kompos segar merupakan produk menengah dari fase termofilik, sedangkan
kompos matang merupakan produk akhir dari fase stabilisasi. Karakteristik kompos pada
dasarnya bergantung pada bahan baku dan faktor-faktor yang mempengaruhi kemajuan
proses. (Rudnik, 2008)
2.5 Kompos
Kompos merupakan material organik yang dapat digunakan untuk memperbaiki
tanah atau sebagai medium untuk menumbuhkan tanaman. Kompos yang telah matang
merupakan material yang stabil dengan kandungan yang disebut humus yang berwarna
coklat tua atau hitam dan memiliki aroma seperti tanah. Kompos dibuat dari kombinasi
limbah organik (seperti sampah halaman, sisa makanan, kotoran hewan, dan lainnya)
dalam rasio yang tepat menjadi tumpukan, barisan, atau dalam kontainer; menambahakan
penyubur (seperti serpihan kayu) jika diperlukan untuk mempercepat pemecahan material
organik; dan memungkinkan material akhir untuk stabil sepenuhnya dan matang melalui
proses pemulihan. (US EPA)
Kompos alami, atau dekomposisi biologis, dimulai dari tanaman pertama di bumi
dan telah berlangsung sejak itu. Ketika vegetasi jatuh ke tanah, perlahan-lahan meluruh,
menyediakan mineral dan nutrisi yang dibutuhkan bagi tanaman, hewan, dan
mikroorganisme. Kompos yang telah matang, bagaimanapun, mencakup proses produksi
suhu tinggi untuk menghancurkan patogen dan bibit gulma yang tidak dihancurkan oleh
dekomposisi alami. Sampah halaman dapat dikombinasikan dengan limbah organik
lainnya, seperti sisa makanan, kotoran hewan, dan biosolids untuk menghasilkan berbagai
16
Gambar 2.2. Tumpukan kompos
Kompos dapat bermanfaat untuk (US EPA) :
• Menekan penyakit tanaman dan hama.
• Mengurangi atau menghilangkan kebutuhan untuk pupuk kimia.
• Mendorong hasil yang lebih tinggi dari tanaman pertanian.
• Memfasilitasi reboisasi, restorasi lahan basah, dan upaya revitalisasi habitat dengan memperbaiki tanah yang terkontaminasi, tanah yang dipadatkan, dan tanah marjinal.
• Efektif dari segi biaya dalam meremediasi tanah yang terkontaminasi oleh limbah berbahaya.
• Menghilangkan padatan, minyak, lemak, dan logam berat dari limpasan air hujan.
• Menangkap dan menghancurkan 99,6 persen kandungan kimia organik yang mudah menguap (VOC) di udara yang terkontaminasi dari industri .
• Memberikan penghematan biaya minimal 50 persen dibandingkan dengan teknologi remediasi tanah, air, dan udara konvensional, jika dapat diaplikasikan.
Bahan-bahan yang dapat digunakan sebagai kompos adalah (US EPA):
kotoran hewan, gulungan karton, kertas bersih, kain katun, serabut pengering , kulit telur,
abu pembakaran , buah-buahan dan sayuran, rumput kliping, rambut dan bulu, jerami,
tanaman hias, daun, kulit kacang, serbuk gergaji, koran, bungkus the, serbuk kayu, kain
17 2.5.1 Natural Static Pile Composting
Natural Static Pile Composting merupakan salah satu metode pembuatan kompos
yang mudah dan dan tidak membutuhkan usaha dan perhatian yang banyak. Metode
pengomposan ini adalah dengan menumpukan bahan dasar kompos secara bergantian
menjadi beberapa tumpukan hingga semua bahan habis. Ketika membangun sebuah
tumpukan kompos, proses yang terjadi bisa dingin atau panas, tergantung pada ukuran
tumpukan, serta ukuran dan campuran bahan kompos yang masuk ke tumpukan. Natural
Static pile composting termasuk pada proses pengomposan dingin.
Marterial dasar kompos yang telah dicacah ataupun tidak dicacah ditumpuk
berlapis-lapis di dalam wadah kompos. Memotong seluruh tanaman menjadi
potongan-potongan yang lebih kecil meningkatkan luas permukaan, mempercepat dekomposisi,
proses pengadukan atau pembalikan tumpukan lebih mudah, dan kompos yang dihasilkan
bertekstur lebih halus, namun hal ini tidak diperlukan untuk metode natural static pile
composting (Masley, 2010).
Lapisan seterusnya sampai bahan habis
Bahan 3 - Lapisan 3
Bahan 2 - Lapisan 3
Bahan 1 - Lapisan 3
Bahan 3 - Lapisan 2
Bahan 2 - Lapisan 2
Bahan 1 - Lapisan 2
Bahan 3 - Lapisan 1
Bahan 2 - Lapisan 1
Bahan 1 - Lapisan 1
Gambar 2.3. Skema Tumpukan Kompos (Natural Static pile composting)
Tumpukan bahan kompos disimpan dalam keadaan tertutup agar tidak menjadi
kering ataupun menjadi sangat basah karena hujan. Ketikan tumpukan sudah cukup besar
dan matang, tumpukan dibalik dan dibiarkan kembali untuk proses pengomposan pasif
(Masley, 2010). Meskipun metode ini jauh lebih sederhana daripada metode
18
menghasilkan panas pada yang lebih sedikit, dan karena hal itu, metode ini memiliki
beberapa kelemahan, diantaranya (Masley, 2010):
• Bibit gulma dapat bertahan. Panas pada bagian tengah tumpukan mungkin cukup untuk membunuh bibit gulma di dalamnya, tetapi bibit gulma yang terdapat di
sekeliling atau pinggiran tumpukan dapat bertahan.
• Penyakit Tanaman tidak hancur oleh panas dalam kompos. Untuk alasan yang sama, penyakit di tengah tumpukan dapat hilang karena panas, tetapi penyakit yang
terdapat di lapisan luar tetap bertahan.
• Tumpukan kompos statis dapat menarik tikus, possum, dan rakun. Hal ini berlaku untuk proses pengomposan dengan bahan baku sampah dapur. Dalam
prosesnya, sampah dapur akan mengeluarkan bau fermentasi yang menarik tikus dan
hewan lainnya. Setelah tikus tahu ada sumber makanan yang tersedia, mereka akan
memperlakukan tumpukan kompos sebagai stasiun makanan dan kembali setiap
malam. Untuk alasan ini, beberapa wadah kompos dirancang untuk mencegah hewan
pengerat.
2.5.2 Manfaat Pengomposan
Penggunaan kompos dapat memberikan berbagai manfaat terhadap lingkungan.
Terdapat 4 manfaat penting kompos. Manfaat pertama adalah kompos memperkaya tanah.
Kompos memiliki kemampuan untuk membantu regenerasi tanah yang miskin. Proses
pengomposan mendorong produksi mikro-organisme yang menguntungkan (terutama
bakteri dan jamur) yang pada gilirannya memecah bahan organik untuk membuat humus.
Humus - bahan yang kaya akan nutrisi - meningkatkan kandungan gizi dalam tanah dan
membantu menjaga kelembaban tanah. Kompos juga telah menunjukkan dapat menekan
penyakit tanaman dan hama, mengurangi atau menghilangkan kebutuhan akan pupuk
kimia, dan meningkatkan hasil dari tanaman pertanian.
Manfaat kedua adalah kompos membantu memulihkan (remediasi) tanah yang
terkontaminasi. Proses pengomposan telah terbukti dapat menyerap bau dan menagani
semivolatile and volatile organic compounds (VOCs), termasuk bahan bakar pemanas,
polyaromatic hidrokarbon (PAH), dan bahan peledak. Kompos juga telah terbukti dapat
mengikat logam berat dan mencegah mereka dari migrasi ke sumber air atau diserap oleh
19 menghilangkan pengawet kayu, pestisida, serta chlorinated dan nonchlorinated
hydrocarbons di tanah yang terkontaminasi.
Manfaat ketiga yaitu kompos membantu mencegah pencemaran. Pengomposan
bahan organik yang telah dialihkan dari tempat pembuangan sampah akhirnya
menghindari produksi metana dan formulasi lindi di landfill. Kompos memiliki
kemampuan untuk mencegah polutan pada limpasan air hujan sampai atau masuk ke
sumber daya air permukaan. Kompos juga telah menunjukkan dapat mencegah erosi dan
pendangkalan pada tanggul yang sejajar dengan anak sungai, danau, dan sungai, dan
mencegah erosi dan kehilangan tanah berumput di pinggir jalan, lereng bukit, lapangan
bermain, dan lapangan golf.
Manfaat kompos yang keempat adalah kmpos memberikan manfaat secara
ekonomi. Menggunakan kompos dapat mengurangi kebutuhan air, pupuk, dan pestisida.
Ini berfungsi sebagai komoditas yang berharga dan merupakan alternatif yang murah
untuk penutup TPA standar dan perbaikan tanah buatan. Pengomposan juga
memperpanjang masa aktif TPA kota dengan mengalihkan bahan organik dari landfill dan
menyediakan alternatif yang lebih murah daripada metode remediasi (membersihkan)
20 BAB III
METODE PENELITIAN
3.1Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di rumah kompos Departemen Teknik Sipil dan
Lingkungan IPB Kelurahan Margajaya, Kecamatan Bogor Barat, Kota Bogor. Analisis
kualitas akan kompos dilakukan di Balai Penelitian Tanah, Kementrian Pertanian.
Penelitian berjalan sejak bulan Oktober 2011 sampai dengan bulan Mei 2012.
3.2Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah bak pengomposan yang
tebuat dari susunan hebel, termometer, timbangan pegas, sekop, cangkul, karung, plastik,
alat tulis, seperangkat alat uji kandungan hara kompos dan bahan baku. Bahan baku yang
digunakan adalah jerami, kotoran kambing, dan lumpur kering sisa pengolahan air dari
PDAM Bogor, PDAM Cibinong, dan PDAM Buaran. Bahan analisis kandungan hara
kompos dan bahan baku kompos juga digunakan pada penelitian ini.
3.3Metode Analisis
Penelitian dilakukan dalam beberapa tahap kerja, yaitu pengomposan lumpur dan
jerami, analisis kualitas bahan baku dan kualitas kompos, serta analisis potensi kompos
yang dihasilkan sebagai pupuk organik. Bagan alir penelitian secara skematik disajikan
pada Gambar 3.2. Proses pengomposan yang dilakukan pada penelitian ini adalah
pengomposan aerob dengan sistem natural static pile composting dimana semua bahan
dasar kompos dibiarkan terdegradasi secara alami dalam sebuah struktur beraerasi
dibawah udara terbuka. Prosedur pengomposan secara skematik disajikan pada Gambar
3.1.
21
Prosedur pengomposan dilakukan sebagai berikut :
• Lumpur residu pengolahan air dikeringkan sampai kadar air ± 35%.
• Sebelum dicampur dengan bahan lain, dilakukan analisis laboratorium untuk parameter logam berat yang telah ditentukan.
• Jerami disiapkan tanpa dicacah lalu ditimbang sesuai berat yang diinginkan. Kotoran kambing disiapkan dan ditimbang dengan berat yang sama dengan jerami dan lumpur. • Lumpur yang telah dikeringkan, jerami, dan kotoran kambing ditumpuk dalam bak
pengomposan. Rasio campuran yang digunakan adalah 1:1:1. Proses penumpukan
dilakukan secara alami dengan cara menumpukan ketiga bahan baku secara bergantian
(jerami – lumpur – kotoran kambing) beberapa kali pengulangan sampai semua bahan
baku yang disiapkan habis. Tidak dilakukan pengadukan terhadap tumpukan bahan baku
kompos.
Lapisan seterusnya sampai bahan habis
Kotoran Kambing - Lapisan 3
Lumpur - Lapisan 3
Jerami - Lapisan 3
Kotoran Kambing - Lapisan 2
Lumpur - Lapisan 2
Jerami - Lapisan 2
Kotoran Kambing - Lapisan 1
Lumpur - Lapisan 1
Jerami - Lapisan 1
Gambar 3.2 Ilustrasi Penumpukan Bahan Baku Kompos pada Bak Pengomposan
• Suhu tumpukan bahan kompos diperiksa setiap hari pada waktu yang sama di enam titik berbeda dan diambil rata-rata suhu setiap harinya.
22 Gambar 3.3 Bagan Alir Penelitian
23
Gambar 3.4 merupakan tampak atas dari bak pengomposan. Bak pengomposan
merupakan bak yang terbuat dari hebel dengan ukuran 60 x 20 x 7,5 cm yang ditumpuk
secara berurutan tanpa direkatkan menggunakan bahan lain seperti semen. Hebel
ditumpuk berurutan tidak rapat ke samping untuk menciptakan rongga yang berfungsi
sebagai ventilasi udara. Ventilasi yang tercipta berukuran 0.018 m sampai dengan 0.027
m. Tidak ada pengukuran khusus pada pembuatan bak. Pembuatan bak disesuaikan
dengan luas lahan yang ada. Struktur bak pengomposan dapat dilihat pada Gambar 3.4
dan 3.5.
24 Gambar 3.6 Konstruksi Bak Kompos dan Ventilasi
Metode natural static pile composting merupakan salah satu metode yang sangat
mudah dan tidak memerlukan banyak peralatan maupun tenaga sejak mulai sampai proses
pengomposan selesai. Pada penelitian ini, pengomposan dilakukan dengan menumpukan
bahan dasar kompos secara bergantian menjadi beberapa tumpukan hingga semua bahan
habis. Marterial dasar kompos yaitu lumpur, kotoran kambing dan jerami yang tidak
dicacah ditumpuk berlapis-lapis di dalam bak kompos. Gambar 3.7 merupakan hasil
penumpukan ketiga bahan dasar kompos yang digunakan.
25
3.3.1 Analisis Kualitas Bahan Baku dan Mutu Kompos
Analisis kualitas dilakukan pada bahan baku kompos dan pada kompos yang
sudah matang. Bahan baku yang diuji hanya kualitas lumpur kering. Parameter yang
diukur pada penelitian ini dapat dibedakan menjadi dua bagian. Parameter pertama
merupakan parameter logam berat yang terkandung pada lumpur kering sebelum dan
sesudah diberi perlakuan dengan proses pengomposan. Parameter kedua merupakan
parameter kandungan nutrien pada kompos yang disesuaikan dengan SNI: 19-7030-2004.
Parameter yang diujikan dalam penelitian ini adalah C organik, N total, C/N,
P2O5, K2O, MgO, Fe, Mn, Zn, Al, dan Parameter yang diukur dalam menentukan kualitas
kompos yang dihasilkan adalah hanya parameter yang penting untuk pertumbuhan
tanaman yang terdapat pada SNI: 19-7030-2004 tentang Spesifikasi Kompos Dari
Sampah Organik Domestik. Pengukuran semua parameter kompos dilakukan hanya pada
hari terakhir atau pada saat kompos telah melewati masa aktif dan masa pasif
pengomposan yaitu setelah 2 bulan. Namun, pengukuran suhu dilakukan setiap hari untuk
melihat perubahan suhu setiap harinya dan dibuat pada grafik.
3.3.2 Analisis Data
Analisis data dilakukan setelah pengumpulan dan pengolahan data. Data primer
dan sekunder akan dianalisis secara deskriptif dan komparatif. Metode deskriptif adalah
suatu prosedur pengolahan data dengan menggambarkan dan meringkas data secara
ilmiah dalam bentuk tabel atau grafik (Nursalam, 2008)
Metode ini digunakan untuk menggambarkan analisis proses yang berlangsung
selama masa pengomposan dengan melihat data uji laboratorium serta hasil pengukuran
suhu setiap harinya. Metode ini juga digunakan untuk menganalisis terjadinya perjalanan
unsur hara ataupun logam berat yang terdapat pada bahan baku dan pengaruhnya terhadap
mutu kompos yang dihasilkan.
Metode komparatif adalah metode yang menggambarkan perbedaan dari hasil
penelitian dan membandingkan perbedaan tersebut. Metode komparatif digunakan untuk
membandingkan pengaruh yang ditimbulkan proses pengomposan terhadap parameter
yang diujikan dan kemungkinan pengaruh yang dapat timbul terhadap pertumbuhan
26
proses pengomposan yang dilakukan. Lumpur residu pengolahan air merupakan bahan
baku utama pada penelitian ini. Lumpur residu pengolahan air yang digunakan sebagai
sampel adalah lumpur kering yang berasal dari tiga instalasi pengolahan air di Bogor,
Cibinong, dan Bekasi. Salah satu hal yang penting dalam pengomposan ini adalah
kualitas lumpur kering yang digunakan untuk pengomposan. Kualitas ini akan
menentukan kualitas akhir kompos yang dihasilkan yang juga mendapatkan pengaruh dari
jerami dan kotoran kambing. Jerami dan kotoran kambing pada proses ini mempunyai
peran sebagai bulking agent dan bio activator yang kualitasnya pun akan mempengaruhi
hasil akhir pengomposan yang dilakukan. Kualitas lumpur sebelum masuk pada proses
pengomposan diperlihatkan pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Kualitas Awal Lumpur sebelum Pengomposan
No. Parameter Satuan Lumpur Bogor Lumpur Cibinong Lumpur Buaran
1 N % 0,09 0,13 0,13
Kualitas lumpur residu pengolahan air bersih dapat dipengaruhi oleh beberapa
faktor seperti kualitas air baku, pH, suhu air, tambahan bahan kimia, musim, dan
pengolahan yang diterapkan. Pada penelitian ini, instalasi pengolahan air bersih yang
dijadikan sebagai sumber bahan baku menggunakan proses yang hampir sama dan
konvensional. Namun, terdapat beberapa perbedaan pada kualitas lumpur yang dihasilkan
27
waktu tinggal lumpur dalam bak penampung ataupun setelah melalui proses pengeringan.
Pada penelitian ini, kualitas air baku termasuk pH dan suhu air serta musim tidak
dijadikan sebagai parameter pembanding untuk kualitas lumpur.
Tabel 4.1 menunjukkan bahwa ketiga lumpur memiliki kemiripan konsentrasi
hampir pada setiap parameter. Hasil uji laboratorium menunjukkan bahwa lumpur
memiliki kandungan bahan organik seperti N, C, P, dan K yang cukup rendah. Lumpur
yang digunakan juga mengandung logam Al, Fe, Mn, Zn, dan Pb. Walaupun konsentrasi
logam yang terkandung pada lumpur tidak terlalu tinggi, konsentrasi logam perlu
distabilkan agar tidak berdampak negatif bagi lingkungan. Konsentrasi Al yang
ditemukan pada kualitas lumpur residu pengolahan air dari ketiga sumber menunjukkan
nilai Al yang cukup tinggi. Hasil ini menguatkan dugaan sebelumnya bahwa lumpur
residu pengolahan air yang menggunakan alum sebagai koagulan akan mengandung
konsentrasi Al yang cukup tinggi. Namun, data kualitas lumpur juga menunjukkan bahwa
parameter Mn memiliki nilai yang cukup tinggi. Konsentrasi ini dimungkinkan dimiliki
oleh lumpur residu ini karena kualitas air baku dan juga bahan kimia yang digunakan
pada proses pengolahan air. Selain itu, tingginya konsentrasi parameter logam mungkin
berhubungan dengan kualitas koagulan yang digunakan pada proses pengolahan air dan
kemungkinan kontaminan yang terdapat didalamnya. Telah diketahui juga bahwa dewasa
ini, kontaminasi logam pada lumpur pengolahan air mungkin berasal dari koagulan yang
digunakan (Cornwell et al., 2000). Namun, pada penelitian ini, tidak dilakukan analisis
lebih jauh mengenai kualitas lumpur. Kualitas ini digunakan hanya sebagai perbandingan
dengan kompos yang dihasilkan dan menentukan kinerja serta pengaruh proses
pengomposan terhadap kualitas lumpur.
28 4.2 Karakteristik Kompos
Kompos dinyatakan telah matang ketika bentuk dan teksturnya telah menyerupai
tanah dan berbau seperti tanah serta berwarna kehitaman. Namun, karena metode
pengomposan yang digunakan pada penelitian ini adalah natural static pile composting,
maka tidak dilakukan pembalikan atau pengadukan secara berkala seperti proses
pengomposan pada umumnya. Hal tersebut menyebabkan tidak dapat terlihatnya bentuk
ataupun warna kompos yang dihasilkan sebelum dilakukan proses panen kompos matang.
Pada penelitian ini, penentuan kematangan kompos dilakukan dengan melihat perubahan
suhu kompos yang dipantau setiap harinya. Material kompos yang telah melewati proses
pengomposan diujikan kandungan hara dan logam yang terkandung di dalamnya untuk
mengetahui kualitas kompos dan menjustifikasi kelayakan kompos yang dihasilkan untuk
digunakan secara praktis.
Gambar 4.2 Kompos yang Sudah Matang
4.2.1 Karakteristik Fisik Kompos
Karakteristik fisik kompos matang dapat dilihat secara langsung pada akhir
pengomposan. Analisis kondisi fisik kompos matang terdiri dari massa, bau, warna, dan
tekstur kompos yang dihasilkan. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa proses
pengomposan yang berlangsung selama 60 hari menyebabkan terjadinya pengurangan
massa yang cukup banyak dari tumpukan awal material kompos. Perubahan massa
kompos dapat dilihat pada Tabel 4.2. Perubahan massa tumpukan kompos secara otomatis
menyebabkan terjadinya perubahan volume. Volume tumpukan kompos semakin
