TUGAS AKHIR – RE 141581
PERHITUNGAN KORELASI BOD-COD AIR DAN SEDIMEN, SERTA DAYA TAMPUNG BEBAN PENCEMARAN AIR KALI SURABAYA
(Studi Kasus di Lokasi Antara Intake IPAM Karangpilang dan DAM Gunungsari)
ARIWIDYANTO PRIANDANU 3313100113
Dosen Pembimbing
Dr. Ir. Mohammad Razif, MM.
DEPARTEMEN TEKNIK LINGKUNGAN
Fakultas Teknik Sipil, Lingkungan, dan Kebumian Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Surabaya 2017
LEMBAR PENGESAHAN
PERHITUNGAN KORELASI BOD-COD AIR DAN SEDIMEN, SERTA DAYA TAMPUNG BEBAN PENCEMARAN AIR KALI
SURABAYA
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar SarjanaTeknik
Pada
Program Studi S-1 Jurusan Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Sipil, Lingkungan, dan Kebumian
Oleh:
ARIWIDYANTO PRIANDANU Nrp. 3313 100 113
Disetujui oleh Pembimbing Tugas Akhir:
Dr. Ir. Mohammad Razif, MM.
NIP 195305021981031004
SURABAYA JANUARI, 2018
PERHITUNGAN KORELASI BOD-COD AIR DAN SEDIMEN, SERTA DAYA TAMPUNG BEBAN
PENCEMARAN AIR KALI SURABAYA
Nama Mahasiswa : Ariwidyanto Priandanu
NRP : 3313100113
Jurusan : Teknik Lingkungan
Pembimbing : Dr. Ir. Mohammad Razif, MM
ABSTRAK
Penelitian bertujuan untuk menghitung koefisien korelasi pada air dan sedimen untuk parameter BOD dan COD, serta menghitung beban pencemaran di Kali Surabaya antara IPAM Karangpilang I, II, III dan Dam Gunungsari, untuk BOD dan COD, dengan menggunakan data primer dan data sekunder.
Pengambilan sampel air dan sedimen untuk parameter BOD, COD dan TSS pada penelitian ini dilakukan pada lima titik, setalah IPAM Karangpilang sampai sebelum DAM Gunungsari. Analisa konsentrasi BOD, COD, dan TSS dilakukan di laboratorium Jurusan Teknik Lingkungan ITS. Korelasi BOD dan COD dalam endapan dan dalam air dianalisis menggunakan metode Product Moment Pearson dengan pengolahan data menggunakan software minitab 16. Perhitungan besarnya daya tampung didapat dari selisih antara beban pencemaran berdasarkan baku mutu dikurangi dengan beban pencemaran dari hasil pengukuran. Kecepatan pengendapan dihitung dengan mencari bilangan reynold untuk menentukan jenis aliran, setelah didapatkan kecepatan pengendapan dan bilangan reynold dapat dicari bilangan Vscouring untuk mengetahui terjadinya gerusan atau resuspensi pada segmen sungai yang diteliti.
Dari penelitian ini didapat koefisien korelasi BOD, COD, dan TSS pada kelima titik memiliki keeratan dari lemah sampai kuat. Daya tampung air Kali Surabaya untuk konsentrasi BOD bulan Juni, Juli, dan Agustus 2017 sebesar -45357 kg/hari, -27267 kg/hari, -34625 kg/hari. Daya tampung COD bulan Juni, Juli, dan Agustus 2017 sebesar -18009 kg/hari, 1069 kg/hari, dan -11061 kg/hari. Berdasarkan perhitungan diperoleh Vscouring 0,03 m/det yang memungkinkan adanya resuspensi pada segmen sungai dan ditunjang dengan nilai bilangan Reynold yang transisi antara laminer dan turbulen.
Kata kunci: Kali Surabaya, Korelasi BOD COD dan TSS, Daya tampungbeban pencemaran, Vscouring, bilangan Reynold
CALCULATION OF CORRELATION OF BOD-COD OF WATER AND SEDIMENTS, WITH THE LOAD CAPACITY
OF WATER POLLUTION IN KALI SURABAYA RIVER
Student Name : Ariwidyanto Priandanu NRP : 3313100113
Department : Environmental Engineering Supervisor Lecturer : Dr. Ir. Mohammad Razif, MM
ABSTRACT
The research aimed to calculate the correlation coefficient on water and sediment for BOD and COD parameters, and to calculate pollution load in Kali Surabaya between IPAM Karangpilang I, II, III and Dam Gunungsari, for BOD and COD, using primary data and secondary data.
Sampling of water and sediments for BOD, COD and TSS parameters in this study was conducted on five points, which is after IPAM Karangpilang until before DAM Gunungsari. Analysis of BOD, COD, and TSS concentrations was performed at the Laboratory of ITS Environmental Engineering Departement. The correlation of BOD and COD in sediment and in water will be obtained using Product Moment Pearson method with data processing using minitab 16 software. The calculation of the amount of capacity is obtained from the result of difference between the pollution load based on the quality standard with the pollution load from the measurement result. Sedimentation rate is calculated by finding the reynold number to determine the flow type, after obtaining the speed of sedimentation and the reynold number, Vscouring number can be searched to know the occurrence of scour or resuspension in river segment that observed.
From this research, it obtained the correlation coefficient of BOD, COD, and TSS in the five points which have closeness from weak to strong. The water capacity of Kali Surabaya for BOD concentrations in June, July and August 2017 is -45357 kg / day, -27267 kg / day, -34625 kg / day. COD capacity in June, July, and August 2017 is -18009 kg / day, 1069 kg / day, and -11061 kg / day. Based on the calculation, it obtained Vscouring 0.03 m / s that allows the resuspension in the river segment and supported by the value of Reynolds number of transition between laminer and turbulent.
Keywords: Kali Surabaya, Correlation of BOD, COD, and TSS, Water Capacity, Pollution load, Vscouring, Reynold number
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahirobbil’alamin, puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul PERHITUNGAN KORELASI BOD- COD AIR DAN SEDIMEN, SERTA DAYA TAMPUNG BEBAN PENCEMARAN AIR KALI SURABAYA yang merupakan salah satu syarat kelulusan dalam menempuh program S1 Jurusan Teknik Lingkungan FTSP ITS Surabaya. Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis menyampaikan terima kasih kepada:
1. Bapak Dr. Ir. Mohammad Razif, MM. selaku dosen pembimbing atas bimbingan, nasihat, dan motivasi yang diberikan.
2. Dr. Ir. Agus Slamet, MSc , Ir. Atiek Moesriati, M.Kes , Alfan Purnomo, ST.,MT , Alia Damayanti, ST.,MT.,PhD , Dr.
Eng. Arie Dipareza Syafei, ST.,MEPM. Selaku dosen penguji atas saran dan nasihatnya.
3. Arseto Yekti Bagastyo, ST.,MT.,Mphil, PhD selaku dosen wali yang telah membimbing selama masa perkuliahan.
4. Dosen pengajar Jurusan Teknik Lingkungan ITS
5. Kedua orang tua Arsono Kuswardanu dan Pudjiwidyastuti serta adik-adik penulis yang selalu memberi doa dan semangat.
6. Staf tata usaha, laboratorium, dan ruang baca Jurusan Teknik Lingkungan ITS
7. Anindya Gayatri Puspitasari, Sahabat Widi Ganteng, sahabat-sahabat L-31, teman-teman Coffee at Louis, yang selalu memotivasi penulis.
Surabaya, 22 Januari 2018
Penulis
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ...i
ABSTRAK ... iii
ABSTRACT ... iv
KATA PENGANTAR ...v
DAFTAR ISI ... vi
DAFTAR GAMBAR ... viii
DAFTAR TABEL ... ix
BAB 1 PENDAHULUAN ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 3
1.3 Tujuan ... 3
1.4 Ruang Lingkup ... 4
1.5 Manfaat ... 4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ... 5
2.1 Gambaran Umum ... 5
2.2 Kelas Badan Air ... 6
2.2 Beban Pencemar ... 7
2.3 Parameter BOD ... 8
2.4 Parameter COD ... 9
2.5 Parameter TSS ... 9
2.6 Daya Tampung Kali Surabaya ... 9
2.7 Uji Korelasi ... 10
2.8 Faktor-Faktor Resuspensi Air Sungai ... 11
2.8.1 Sedimentasi ... 11
2.8.2 Bilangan Reynold ... 12
2.9. Bukaan Pintu DAM Gunungsari ... 13
2.10 Penelitian Terdahulu ... 14
BAB 3 METODE PENELITIAN ... 17
3.1 Kerangka penelitian ... 17
3.2 Pengambilan Data ... 17
3.2.1 Lokasi penelitian ... 17
3.2.2 Pengumpulan Data ... 20
3.3 Pengolahan Data Sampel ... 21
3.3.1 Analisis Korelasi ... 21
3.3.2 Analisis Daya Tampung ... 23
3.4 Perhitungan Vscouring ... 23
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ... 27
4.1 Analisis Fluktuasi Konsentrasi Pada Air dan Sedimen Untuk Parameter BOD dan COD ... 27
4.2 Analisis Koefisien Korelasi Pada Air dan Sedimen Untuk
Parameter BOD dan COD ... 31
4.3 Hubungan BOD, COD, dan TSS ... 41
4.4 Analisis Beban pencemaran di Kali Surabaya untuk BOD dan COD ... 42
4.5 Analisis Kontribusi Resuspensi dan Sedimentasi Pada Beban Terhadap Beban Pencemaran Air Kali ... 49
4.6 Analisis Pengaruh Resuspensi Endapan Pada Sedimen Terhadap Konsentrasi BOD dan COD ... 51
4.7 Pengaruh Bukaan Pintu DAM Gunungsari ... 56
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ... 59
5.1 Kesimpulan ... 59
5.2 Saran ... 59
DAFTAR PUSTAKA ... 61
LAMPIRAN A ... 63
LAMPIRAN B ... 79
BIODATA PENULIS ... 85
DAFTAR GAMBAR
Gambar 3.1 Peta Lokasi Titik Sampling ... 19
Gambar 3.2 Tutorial Memasukan Data di Minitab 16 ... 21
Gambar 3.3 Tutorial Menentukan Korelasi Data... 22
Gambar 3.4 Hasil Korelasi Data ... 22
Gambar 4.1 Fluktuasi Konsentrasi BOD Air di Lima Titik Selama Tiga Bulan ... 27
Gambar 4.2 Fluktuasi Konsentrasi BOD Lumpur di Lima Titik Selama Tiga Bulan ... 28
Gambar 4.3 Fluktuasi Konsentrasi COD Air di Lima Titik Selama Tiga Bulan ... 30
Gambar 4.4 Fluktuasi Konsentrasi COD Lumpur di Lima Titik Selama Tiga Bulan ... 30
Gambar 4.5 Koefisien Korelasi BOD Air dan Lumpur 5 Juni 2017 ... 32
Gambar 4.6 Grafik Scatterplot BOD Air dan Lumpur 5 Juni 2017 ... 32
Gambar 4.7 Koefisien Korelasi BOD Air dan Lumpur 5 Juli 2017 ... 34
Gambar 4.8 Grafik Scatterplot BOD Air dan Lumpur 5 Juli 2017 ... 34
Gambar 4.9 Koefisien Korelasi BOD Air dan Lumpur 5 Agustus 2017 .. 35
Gambar 4.10 Grafik scatterplot BOD Air dan Lumpur 5 Agustus 2017 .. 36
Gambar 4.11 Koefisien Korelasi COD Air dan Lumpur 5 Juni 2017 ... 37
Gambar 4.12 Grafik scatterplot COD Air dn Lumpur Juni 2017 ... 37
Gambar 4.13 Beban Pencemaran BOD Selama Tiga Bulan ... 38
Gambar 4.14 Grafik scatterplot COD Air dan Lumpur Juli 2017 ... 39
Gambar 4.15 Koefisien Korelasi COD air dan lumpur 5 Juli 2017 ... 40
Gambar 4.16 Grafik scatterplot COD Air dan Lumpur Agustus 2017 .... 40
Gambar 4.17 Beban Pencemaran BOD Selama Tiga Bulan ... 42
Gambar 4.18 Beban pencemaran COD Selama Tiga Bulan ... 43
Gambar 4.19 Koefisien Korelasi TSS di Air dan Lumpur ... 50
Gambar 4.20 Grafik scatterplot TSS Air dan Lumpur ... 50
Gambar LA 1 Grafik Beban Pencemaran BOD Bulanan Pada Tahun 2016 ... 72
Gambar LA 2 Grafik Beban Pencemaran COD Bulanan Pada Tahun 2016 ... 73
Gambar LA 3 Grafik Beban Pencemaran TSS Bulanan Pada Tahun 2016 ... 74
Gambar LA 4 Grafik Perbandingan Beban Pencemaran BOD Bulan Juni, Juli, dan Agustus Tahun 2016/2017 ... 75
Gambar LA 5 Grafik Perbandingan Beban Pencemaran COD Bulan Juni, Juli, dan Agustus Tahun 2016/2017 ... 76 Gambar LB 1 Pengambilan Sampel Air Menggunakan Water Sampler
Gambar LB 2 Pengambilan Sampel Endapan Menggunakan Soft Bottom
Modified Petersen Grab di Titik 1 ... 80
Gambar LB 3 Kondisi Tampak Depan Titik 1 ... 81
Gambar LB 4 Kondisi Tampak Kiri Titik 1 ... 82
Gambar LB 5 Pintu Air DAM Gunungsari ... 83
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Konsentrasi BOD, COD, dan TSS 2015 ... 8
Tabel 4.1 Konsentrasi BOD Air dan Lumpur 5 Juni 2017 ... 31
Tabel 4.2 Konsentrasi BOD Air dan Lumpur 5 Juli 2017 ... 33
Tabel 4.3 Konsentrasi BOD air dan lumpur 5 Agustus 2017 ... 35
Tabel 4.4 Konsentrasi COD Air dan Lumpur 5 Juni 2017 ... 36
Tabel 4.5 Konsentrasi COD Air dan Lumpur 5 Juli 2017 ... 38
Tabel 4.6 Konsentrasi COD Air dan Lumpur 5 Agustus 2017 ... 39
Tabel 4.7 Perhitungan Beban Pencemaran BOD Bulan Juli ... 45
Tabel 4.8 Perhitungan Beban Pencemaran BOD Bulan Juli ... 45
Tabel 4.9 Perhitungan Beban Pencemaran BOD Bulan Agustus ... 46
Tabel 4.10 Perhitungan Beban Pencemaran COD Bulan Juni ... 46
Tabel 4.11 Perhitungan Beban Pencemaran COD Bulan Juli ... 47
Tabel 4.12 Perhitungan Beban Pencemaran COD Bulan Agustus ... 47
Tabel 4.13 Konsentrasi TSS di Air dan Lumpur Pada Lima Titik ... 49
Tabel 4.14 Perhitungan Vhorizontal 5 Juni 2017 ... 51
Tabel 4.15 Perhitungan Vscouring 5 Juni 2017 ... 52
Tabel 4.16 Perhitungan Vhorizontal 5 Juli 2017 ... 54
Tabel 4.17 Perhitungan Vscouring 5 Juli 2017 ... 54
Tabel 4.18 Perhitungan Vhorizontal 5 Agustus 2017 ... 55
Tabel 4.19 Perhitungan Vscouring Agustus 2017... 55
Tabel 4.20 Data Debit dan Bukaan Pintu Air DAM Gunungsari 2017 .... 58
Tabel LA 1 Daya Tampung Beban Pencemaran BOD Sebelum Intake IPAM Tahun 2016 ... 63
Tabel LA 2 Daya Tampung Beban Pencemaran COD Sebelum Intake IPAM Tahun 2016 ... 64
Tabel LA 3 Daya Tampung Beban Pencemaran TSS Sebelum Intake IPAM Tahun 2016 ... 65
Tabel LA 4 Daya Tampung Beban Pencemaran BOD Jembatan Sepanjang Tahun 2016 ... 66
Tabel LA 5 Daya Tampung Beban Pencemaran COD Jembatan Sepanjang Tahun 2016 ... 67
Tabel LA 6 Daya Tampung Beban Pencemaran TSS Jembatan Sepanjang Tahun 2016 ... 68
Tabel LA 7 Daya Tampung Beban Pencemaran BOD DAM Gunungsari Tahun 2016 ... 69
Tabel LA 8 Daya Tampung Beban Pencemaran COD DAM Gunungsari Tahun 2016 ... 70
Tabel LA 9 Daya Tampung Beban Pencemaran TSS DAM Gunungsari Tahun 2016 ... 71
Tabel LA 10 Data Debit Harian Selama 1 Tahun Pada Tahun 2016 ... 77
Tabel LA 11 Data Bukaan Pintu Air DAM Gunungsari Tahun 2016... 78
BAB 1 PENDAHULUAN
Pertambahan jumlah penduduk yang semakin meningkat dari tahun ke tahun dengan luas lahan yang tetap, akan mengakibatkan tekanan terhadap lingkungan semakin berat. Berbagai aktivitas manusia dalam memenuhi kebutuhan hidup yang berasal dari kegiatan industri, rumah tangga, dan pertanian juga akan menghasilkan limbah yang memberi sumbangan pada penurunan kualitas air sungai (Suriawiria, 2003). Sungai merupakan sumber air yang sangat penting fungsinya dalam memenuhi kebutuhan sehari-hari masyarakat, selain itu sungai memiliki fungsi besar sebagai sumber air baku untuk pengolahan air bersih, transportasi, irigasi, perikanan, rekreasi, ekosistem air sungai, dan lain-lain. Hal ini dapat mengakibatkan terjadinya pencemaran sungai, yang berdampak pada pengurangan manfaat sungai tersebut.
Pencemaran air dapat terjadi akibat adanya zat-zat yang masuk ke dalam air, sehingga menyebabkan kualitas air menjadi turun.
Sekitar 96% air baku PDAM Kota Surabaya dipasok dari Kali Surabaya (Herera dkk, 2013). Sedangkan kualitas air Kali Surabaya tidak mendukung sebagai peruntukkan badan air sumber air baku karena beban pencemar Kali Surabaya telah melebihi baku mutu air Kelas II (Herera dkk, 2013). Masalah utama Kali Surabaya adalah sampah sisa aktifitas masyarakat sekitar dan juga limbah cair hasil dari kegiatan masyarakat dan industri dibuang ke saluran yang bermuara di Kali Surabaya. Bahkan Instalasi Pengolahan Air Minum (IPAM) pun juga menghasilkan limbah,
Instalasi Pengolahan Air Minum (IPAM) merupakan salah satu infrastruktur krusial yang berhubungan langsung dengan pertumbuhan dan hidup penduduk suatu kota. Walaupun IPAM ini memberikan dampak baik bagi kehidupan masyarakat, namun IPAM pun juga bisa memberikan dampak yang buruk bagi ekosistem sungai. Masalah yang ditimbulkan dalam proses pengolahan air dalam menunjang kebutuhan masyarakat setempat yaitu dengan dihasilkannya limbah. Terjadinya peningkatan penduduk mengakibatkan bertambahnya kebutuhan air bersih yang harus diolah oleh PDAM setempat juga ikut
meningkat. Limbah yang dibuang ke badan sungai pun juga meningkat.
Sungai memiliki kemampuan untuk pulih kembali, sungai juga memiliki kemampuan untuk menerima masukan limbah tanpa menyebabkan air pada sungai tersebut tercemar yang disebut dengan daya tampung (Pavita dkk, 2014). Tingkat pencemar pada sungai mempengaruhi daya tampung sungai, semakin tinggi tingkat pencemaran sungai maka dapat mengurangi daya tampung sungai tersebut. Alam sebenarnya memiliki kemampuan mengatasi masalah pencemaran yang terjadi. Kemampuan ini, disebut self purification itu. Self Purification adalah pemurnian diri, upaya pemurnian air dari zat pencemar yang terkandung di dalamnya oleh proses alamiah tanpa adanya pengaruh aktivitas manusia atau salah satu kemampuan lahan basah dalam menyimpan air. (Hendrasarie dan Cahyarani, 2011).
Air sungai diklasifisikan menjadi empat kelas sesuai dengan mutunya. Kelas satu, air yang dapat digunakan sebagai air baku air minum atau untuk guna lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama. Kelas dua, air yang dapat digunakan untuk sarana dan prasarana rekreasi air, pembudidayaan ikan pertanian, dan peternakan. Kelas tiga, air yang digunakan untuk pembudidayaan ikan, peternakan, dan hal lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama. Terakhir, kelas empat, air yang hanya digunakan untuk mengairi pertanian. (Peraturan Pemerintah, 2001.)
Penduduk kota Surabaya saat ini berjumlah 3 juta jiwa, dimana 93 % penduduk memperoleh pelayanan sambungan langsung dari 6 (enam) IPAM kota yaitu Karangpilang I, II, III dan Ngagel I, II, III yang saat ini kapasitas produksi total sudah mencapai 8300 liter/detik, dan akan terus ditingkatkan dengan rencana pembangunan IPAM Karangpilang IV. Beban pencemaran pada Kali Surabaya setiap harinya sangat tergantung pada banyaknya pemakaian aluminium sulfat setiap harinya. Jika rata-rata dosis alum yang dipakai sebesar 70 mg/l maka untuk 6 IPAM dengan debit 8300 liter/detik akan diperlukan alum sebanyak 63774kg/hari. Alum ini tidak masuk dalam air produksi melainkan mengendap dalam lumpur endapan dan akhirnya terbuang dan membebani Kali Surabaya yang menerima lumpur alum dari Karangpilang I, II, dan III dan Kali Wonokromo yang menerima lumpur alum dari Ngagel I, II, III. Kualitas air di Bendungan
Gunungsari BOD = 7,2 mg/L COD = 17,4 mg/L , dan TSS = 24 mg/L. Sistem Bendungan Melirip dan Gunungsari memang dirancang agar debit unutk IPAM Karangpilang tercukupi setiap saat akibat adanya long storage antara Bendungan Melirip dan Gunungsari. Keberadaan long storage ini mempunyai sisi negative karena adanya akumulasi lumpur di dasar sungai. Akumulasi lumpur dan sedimentasi di dasar sungai dimungkinkan akan mencemari air sungai jika terjadi proses resuspensi dari lumpur akibat besar debit air sungai. Oleh sebab itu menjadi perlu dilakukan penelitian kandungan BOD dan COD di dasar sungai dan kandungan di air sungai pada segmen antara IPAM Karang Pilang dan Bendungan Gunungsari. Dari penelitian ini akan bisa diperoleh koefisien korelasi antara BOD dan COD di dasar sungai dengan yang ada di air sungai. Selain itu dengan adanya data konsenstrasi hasil penelitian bisa juga dilakukan perhitungan beban pencemaran di wilayah penelitian ini dengan menggunakan pendekatan beban pencemar sesuai baku mutu dikurangi dengan beban pencemar hasil pengukuran.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang di atas, diperoleh rumusan masalah sebagai berikut:
1. Seberapa besar konsentrasi BOD dan COD pada air dan sedimen di Kali Surabaya antara IPAM Karangpilang I, II, III dan Dam Gunungsari.
2. Bagaimana persamaan korelasi BOD dan COD antara sedimen dengan air di Kali Surabaya antara IPAM Karangpilang I, II, III dan Dam Gunungsari.
3. Seberapa besar beban pencemaran di Kali Surabaya dengan pendekatan beban pencemar sesuai baku mutu dikurangi dengan beban pencemar hasil pengukuran.
1.3 Tujuan
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Menghitung koefisien korelasi pada air dan sedimen untuk parameter BOD dan COD pada lima titik di Kali Surabaya antara IPAM Karangpilang I, II, III dan Dam Gunungsari.
2. Menghitung daya tampung beban pencemaran di Kali Surabaya antara IPAM Karangpilang I, II, III dan Dam Gunungsari, untuk BOD dan COD, dengan menggunakan data primer dan data sekunder
3. Menghitung kontribusi resuspensi pada beban pencemaran air Kali Surabaya, berdasarkan bilangan Reynold dan kecepatan scouring, dan pengaruh bukaan pintu DAM Gunungsari.
1.4 Ruang Lingkup
Ruang lingkup yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah:
1. Daerah penelitian di Kali Surabaya pada 5 (lima) titik antara IPAM Karangpilang I, II, III dan Dam Gunungsari.
2. Penelitian dilakukan selama 3 kali dalam kurun waktu 3 bulan berturut-turut yaitu pada 5 Juni, 5 Juli, dan 5 Agustus 2017.
3. Data debit sungai menggunakan data sekunder dari PT.
Jasa Tirta
4. Peraturan Gubernur Jawa Timur no.61/2010 (baku mutu kualitas air kali Surabaya
5. Perhitungan uji korelasi dan pembuatan grafik korelasi menggunakan software minitab 2016/2017.
1.5 Manfaat
Manfaat yang diharapkan pada penelitian ini adalah:
1. Memperoleh pengaruh resuspensi endapan pada sedimen terhadap konsentrasi BOD dan COD air di Kali Surabaya antara IPAM Karangpilang I, II, III dan Dam Gunungsari.
2. Memperoleh upaya yang dapat dilakukan untuk mengurangi beban pencemaran di Kali Surabaya, untuk BOD, COD.
3. Memperoleh faktor penting kontribusi resuspensi pada beban terhadap beban pencemaran air Kali Surabaya, berdasarkan koefisien korelasi
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Gambaran Umum
Kali Surabaya merupakan bagian dari Daerah Aliran Sungai (DAS) Brantas yang mengalir 42 km dari DAM Mlirip Mojokerto, melewati Gresik, Sidoarjo dan berakhir di DAM Jagir Surabaya.
Lebar sungai itu bervariasi, antara 20-35 meter. Kedalaman airnya juga berbeda-beda, mulai 1-2 meter. Sedangkan kedalaman dasarnya mulai 2-3 meter. Kali Surabaya merupakan sungai yang tak bertanggul yang berada di dalam kawasan perkotaan dengan kriteria yang berdasarkan Peraturan Menteri Pekerjaan Umum No.63 Tahun 1993 Pasal 8 ayat I bahwa sungai yang mempunyai kedalaman tidak lebih dan 3 ( tiga ) meter, garis sempadan ditetapkan sekurang-kurangnya 10 (sepuluh ) meter dihitung dari tepi sungai pada waktu ditetapkan. Pada Pasal 9, garis sempadan sungai tidak bertanggul yang berbatasan dengan jalan adalah tepi bahu jalan yang bersangkutan, dengan konstruksi dan penggunaan jalan harus menjamin bagi kelestarian dan keamanan sungai serta bangunan sungai.
Kali Surabaya dikenal dengan nama Kalimas, karena sungai ini tidak dapat dibatasi oleh batas administratif, maka nama Kalimas adalah nama yang paling familiar dikenal oleh masyarakat Surabaya. Kalimas berkelok-kelok sepanjang 12 kilometer membelah Kota Surabaya dan bermuara di selat Madura. Dalam perjalanannya menuju muara, Kali Surabaya melintasi kawasan pintu air Jagir yang merupakan ujung pertama Kali Surabaya dengan kondisi sungai yang cukup lebar danarus air yang stabil, yang melintasi jembatan BAT Jl.Ngagel, sungai sepanjang Jl.Darmokali, Jl.Dinoyo, Jembatan Sono Kembang, Pasar Keputran, Pasar Bunga Kayun, Dam Karet Gubeng, Sungai Monkasel, Jembatan WTC, kawasan sekitar Gereja Bukit Zaitun, kawasan Jembatan Taman Prestasi, dan berakhir di Jembatan Daerah Undaan. Pada penelitian ini titik sungai untuk pengambilan sample berada di antara IPAM Karangpilang I, II, III dan DAM Gunungsari.
Pengambilan sampel air dan sedimen dilakukan ditengah sungai
dengan memakai perahu pada 5 titik dengan jarak yang merata antara IPAM Karangpilang I, II, III dan Dam Gunungsari.
2.2 Kelas Badan Air
Pengelolaan kualitas air dan pengendalian pencemaran air di Indonesia diatur dalam Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 82 Tahun 2001. Di dalam peraturan ini menjelaskan tentang pengelolaan kualitas air, pengendalian pencemaran air, serta pemanfaatan dan pembuangan air limbah. Baku mutu menurut PP (Peraturan Pemerintah) ini adalah ukuran batas atau kadar makhluk hidup, zat, energi, atau komponen yang ada atau harus ada dan atau unsur pencemar yang ditenggang keberadaannya di dalam air. Baku mutu ini sebagai patokan untuk menentukan status mutu air, dimana status mutu air adalah tingkat kondisi mutu air yang menunjukkan kondisi cemar atau kondisi baik pada suatu sumber air dalam waktu tertentu dengan membandingkan dengan baku mutu air yang ditetapkan.
Air memiliki klasifikasi mutu yang ditetapkan menjadi empat kelas:
1. Kelas satu, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk air baku air minum, dan atau peruntukan lain yang memper- syaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut.
Baku mutu BOD, COD dan TSS adalah 2 mg/l, 10 mg/l, 50 mg/l.
2. Kelas dua, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk prasarana/sarana rekreasi air, pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, air untuk mengairi pertanaman, dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut. Baku mutu BOD, COD dan TSS adalah 2 mg/l, 10 mg/l, 50 mg/l.
3. Kelas tiga, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk pembudidayaan ikan air tawar, peternakan, air untuk mengairi pertamanan, dan atau peruntukan lain yang mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut. Baku mutu BOD, COD dan TSS adalah 2 mg/l, 10 mg/l, 400 mg/l
4.
Kelas empat, air yang peruntukannya dapat digunakan untuk mengairi pertanaman dan atau peruntukan lain yang
mempersyaratkan mutu air yang sama dengan kegunaan tersebut. Baku mutu BOD, COD dan TSS adalah 2 mg/l, 10 mg/l, 400 mg/l.2.2 Beban Pencemar
Beban pencemar yang berada di Kali Surabaya sangatlah beragam, secara umum beban pencemar tersebut berasal dari limbah industri dan limbah non industri yang terdiri dari limbah domestik dan pertanian. Limbah industri lebih mudah diidentifikasi sumbernya karena bersifat point source, sedangkan limbah domestik dan pertanian sangat susah diidentifikasi karena bersifat non point source. Laporan Status Lingkungan Hidup Kota Surabaya Tahun 2011, menyatakan bahwa parameter pencemaran air secara keseluruhan di sungai-sungai Kota Surabaya menunjukkan kecenderungan naik (BLH Kota Surabaya, 2012). Kali Surabaya menampung beban pencemaran sebesar 75,48 ton limbah per hari, di mana 86% adalah limbah industri dan 14% sisanya adalah limbah domestik. Tingkat BOD dan COD di daerah Kali Surabaya tidak memenuhi baku mutu, diamana kualitas struktur sungai 62,5% termasuk kategori sedang dan 37,5% termasuk kategori buruk. Riset (Koemantoro, 2007) menunjukan bahwa beban pencemar BOD di titik lokasi intake PDAM Karangpilang Surabaya mencapai 10,45 mg/l, jauh melebihi batas standar badan air kelas 1 yaitu 2mg/l. Hasil pantauan Perum Jasa Tirta I (2007) nilai COD 41,5 mg/l dan BOD 15,0 mg/l. Dan menurut (BLH Propinsi Jawa Timur, 2015) Tabel 2.1 menunjukan kandungan BOD, COD,dan TSS pada Kali Surabaya pada bulan September 2015 sampai Desember 2015. Menurut Peraturan Gubernur Jawa Timur No 61/2010, baku mutu kualitas air Kali Surabaya adalah BOD = 3 mg/l, COD = 25 mg/l, TSS = 50 mg/l.
Jika dibandingkan dengan baku mutu yang berlaku maka ada beberapa segmen kali Surabaya yang kulitas airnya sudah melebih baku mutu.
2.3 Parameter BOD
BOD (Biological Oxygen Demand) merupakan suatu karakteristik yang menunjukkan banyaknya oksigen yang diperlukan oleh mikroorganisme (biasanya bakteri) untuk mengurai
(Metcalf & Eddy, 1991). Mays (1996) mengartikan BOD sebagai suatu ukuran jumlah oksigen yang digunakan oleh mikroorganisme yang terdapat dalam perairan sebagai respon masuknya bahan orgaik yang dapat diurai. Penguraian bahan organik tersebut digunakan oleh organisme sebagai bahan makan dan energinya diperoleh dari proses oksidasi. Uji BOD tidak dapat digunakan untuk mengukur jumlah bahan-bahan organik yang terdapat dalam air, tetapi hanya mengukur jumlah konsumsi oksigen yang digunakan untuk mengoksidasi bahan organik tersebut. Semakin banyak oksigen yang dikonsumsi, maka semakin banyak pula kandungan bahan-bahan organik di dalamnya. (Kristanto, 2002).
Tabel 2.1 Konsentrasi BOD, COD, dan TSS 2015 (Dalam mg/L)
BOD5 COD TSS BOD5 COD TSS BOD5 COD TSS BOD5 COD TSS
Jembatan Canggu 4,7 11,9 20,0 4,3 10,6 14,0 5,4 12,8 14,6 3,6 7,5 18,0 Jembatan Perning 2,9 6,4 27,0 4,4 11,6 20,0 5,8 14,4 18,0 3,7 8,5 21,2 Jembatan Legundi 6,5 15,7 21,2 3,3 7,4 26,0 7,5 18,3 42,0 3,7 8,8 21,2 Tambangan Cangkir 2,2 4,2 20,0 3,3 8,0 19,2 8,2 21,3 28,0 4,2 11,1 49,0 Tambangan Bambe 2,6 7,4 14,0 3,4 8,7 11,2 4,7 12,1 20,0 9,5 22,6 22,0 Sebelum Intake PDAM
Jemb. Karangpilang 2,9 7,1 17,2 3,0 8,4 15,2 3,8 9,5 16,0 3,3 9,8 19,2 Jemb. Sepanjang 5,2 11,9 30,0 3,9 9,0 18,0 4,6 12,8 14,0 4,4 11,9 32,0 Bendungan Gunungsari 5,9 14,3 23,2 3,3 9,0 14,0 5,9 14,7 14,0 7,2 17,4 24,0 Hulu Kali Tengah 29,0 74,5 24,0 16,5 40,9 24,0 27,1 69,1 62,0 68,2 172,2 76,0 WWG Kali Tengah
Jembatan Bambe 31,4 83,7 34,0 30,7 75,7 22,0 33,2 83,5 12,0 23,4 58,7 12,0 September 2015 Oktober 2015 November 2015 Desember 2015
2.4 Parameter COD
COD (Chemical Oxygen Demand) adalah jumlah oksigen yang diperlukan untuk mengurai seluruh bahan organik yang terkandung dalam air. 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 segala macam bahan organik akan teroksidasi. Dengan demikian, selisih antara COD dan BOD memberikan gambaran besarnya bahan organik yang sulit terurai yang ada di air. Nilai BOD bisa sama
dengan nilai COD, namun nilai BOD tidak bisa lebih besar dari nilai COD. Sehingga COD menggambarkan jumlah total bahan organik yang ada.
2.5 Parameter TSS
Sedimen tersuspensi yang kemudian disebut TSS (Total Suspended Solid). Zat padat tersuspensi adalah semua zat padat (pasir, lumpur, dan tanah liat) atau partikel-partikel yang tersuspensi dalam air dan dapat berupa komponen hidup (biotik) ataupun komponen mati (abiotik). Beberapa sumber dan komposisi beberapa pencemar yang umum pada berada pada suatu perairan antara lain erosi tanah, lumpur dari pabrik alumunium, lubang tanah liat, kegiatan penimbunan sisa pengerukan, penyulingan pasir-pasir mineral, dan pabrik pencucian kerikil dan kegiatan-kegiatan lainnya (Tarigan, 2003).
TSS dapat menunjukan kondisi sedimentasi pada suatu perairan.
Pada perairan yang mempunyai konsentrasi TSS yang tinggi cenderung mengalami sedimentasi yang tinggi.
2.6 Daya Tampung Kali Surabaya
Kebutuhan air bagi mayoritas warga Surabaya banyak bergantung pada pasokan air dari Kali Surabaya. Air Kali Surabaya digunakan oleh Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) Surabaya sebagai bahan baku air minum. Namun, konsentrasi limbah dan beban pencemaran yang diterima oleh sungai ini meningkat,
sedangkan daya dukung dan daya tampung beban pencemaran semakin menurun. Daya tampung pada prinsipnya adalah kemampuan badan air menerima beban pencemaran tertentu tanpa menjadi tercemar oleh sumber pencemar tersebut.
Kemampuan ini memiliki batasan beban pencemar yang dapat ditoleransi oleh badan air penerima. Pencemaran air dapat terjadi adanya zat lain yang masuk kedalam air, sehingga menyebabkan kualitas air menjadi turun. Tingkat pencemaran sungai dapat mempengaruhi daya tampung sungai, semakin tinggi tingkat pencemaran sungai maka dapat mengurangi daya tampung sungai tersebut. Daya tampung beban pencemaran dapat dihitung dengan cara sederhana yaitu dengan persamaan mass balance, sebagai berikut:
Daya tampung beban cemaran = beban cemaran sesuai Baku Mutu – beban cemaran terukur
2.7 Uji Korelasi
Korelasi dapat diartikan sebagai hubungan. Namun korelasi tidak hanya diartikan sebatas pengertian tersebut. Korelasi merupakan salah satu teknik analisi dalam statistik yang digunakan untuk mencari hubungan antara dua variabel yang bersifat kuantitatif. Dua variabel dikatakan berkolerasi apabila perubahan pada variabel yang satu akan diikuti perubahaan pada variabel yang lain secara teratur dengan arah yang sama (korelasi positif) atau berlawan (korelasi negatif). Dalam analisis statistika, menentukan ukuran korelasi merupakan hal yang penting karena hal ini bisa mengetahui arah hubungan antara variabel-variabel yang diteliti (Kuswadi dan Mutiara, 2004).
Terdapat tiga penggolongan berdasarkan jenis data dalam uji korelasi yaitu:
1. Data nominal : Uji koefisien kontingensi 2. Data ordinal : Uji Kendall, Spearman 3. Data rasio dan interval : Uji Product Moment Pearson
Di dalam penelitian ini penulis menggunakan Uji Product Moment Pearson, dimana Uji korelasi ini digunakan untuk data
interval dan data rasio dengan distribusi data normal, terdiri dari dua variabel yaitu 1 variabel X (Independent) dan 1 variabel Y (dependent) (Saefuddin, 2009).
Sifat korelasi akan menentukan arah dari korelasi. Keeratan korelasi dapat dikelompokkan sebagai berikut:
1. 0,00 sampai 0,20 berarti korelasi memiliki keeratan sangat lemah
2. 0,21 sampai 0,40 berarti korelasi memiliki keeratan lemah 3. 0,41 sampai 0,70 berarti korelasi memiliki keeratan kuat 4. 0,71 sampai 0,90 berarti korelasi memiliki keeratan sangat
kuat
5. 0,91 sampai 0,99 berarti korelasi memiliki keeratan sangat kuat sekali
6. 1 berarti korelasi sempurna
Untuk mengetahui tentang hubungan antara kedua variabel, perlu diketahui bagaimana atau berapa besar koefisien korelasi dan determinasinya, dengan menggunakan rumus:
𝑟 = ∑𝑛𝑖=1(𝑥𝑖− 𝑥̅)(𝑦𝑖−𝑦̅)
√∑𝑛𝑖=1(𝑥𝑖−𝑥̅)²√∑𝑛𝑖=1(𝑦𝑖−𝑦̅)²
2.8 Faktor-Faktor Resuspensi Air Sungai 2.8.1 Sedimentasi
Sedimentasi merupakan proses penghancuran, pengikisan, dan pengendapan material pada suatu tempat melalui emdia air laut, air tawar, angin dan es. Beberapa faktor alam yang menyebabkan terjadinya proses sedimentasi, yaitu:
1. Adanya sumber sedimentasi yang mengakibatkan banyaknya sedimen terbawa oleh arus.
2. Adanya sungai-sungai yang bermuara terjadinya sedimentasi.
3. Berat dan besar butir-butir material pembentuk sedimen memungkinkan tempat pengendapannya.
4. Tempat pengendapan, untuk daerah relatif tenang seperti bentuk-bentuk lekukan teluk yang kecil, dimana air relatif
tentang kemungkinan sedimentasi akan lebih besar dibandingkan dengan daerah arusnya kuat dan letaknya didaerah yang bebas.
Sedimentasi juga bisa diartikan pemisahan antara padatan dengan cairan yang berasal dari slurry encer. Pemisahan ini menghasilkan cairah jernih dan padatan dengan konsentrasi tinggi. Salah satu faktor yang ikut menentukan waktu sedimentasi adalah kecepatan sehingga dengan mengetahui kecepatan pengendapan dapat memperkirakan waktu pengendapannya.
Sedimen tidak akan bergerak apabila kecepatan aliran sangat kecil. Sedimen akan mulai bergerak jika kecepatan aliran cukup kuat sehingga gaya penggerak partikel sedimen melebihi gaya stabilnya. Pada umumnya sedimentasi digunakan pada pengolahan air minum, pengolahan air limbah, dan pada pengolahan air limbah tingkat lanjutan.
2.8.2 Bilangan Reynold
Bilangan Reynold adalah rasio antara gaya inersia terhadap gaya viskos yang mengkuantifikasikan hubungan kedua gaya tersebut dengan suatu kondisi aliran tertentu. Bilangan ini digunakan untuk mengidentifikasikan jenis aliran yang berbeda, misalnya laminer dan turbulen. Persamaan bilangan Reynold yaitu:
𝑁𝑅𝑒 = 𝜌. 𝑑. 𝑉𝑠 𝜇 𝑁𝑅𝑒 = bilangan Reynold
V = Kecepatan rata-rata fluida yanga mengalir (m/s) D = diameter dalam pipa (m)
ρ = massa jenis fluida (kg/m³)
μ = viskositas dinamik fluida (kg/m.s) atau (N. det/ m³) Dengan bilangan Reynold, aliran fluida dapat dibedakan menjadi tiga jenis aliran. Jenis-jenis aliran tersebut adalah,
1. Aliran Laminer
Aliran laminer terjadi apabila kecepatan aliran rendah, ukuran saluran sangat kecil dan zat cair mempunyai
kekentalan besar. Dalam aliran laminer iniviskositas berfungsi untuk meredam kecenderungan terjadinya gerakan relatif antara lapisan. Apabila dalam sebuah aliran mempunyai nilai bilangan Reynolds kurang dari 2000 (𝑁𝑅𝑒 < 2000) maka aliran tersebut termasuk aliran laminer. Persamaan pada kondisi aliran laminer:
𝑉𝑠= 𝑔
18. 𝜐(𝑆𝑔− 1)𝑑2 2. Aliran Turbulen
Aliran turbulen terjadi apabila kecepatan aliran besar, saluran besar dan zat cair mempunyai kekentalan kecil. Aliran di sungain saluran irigasi, atau drainase dan di laut adalah contoh dari aliran turbulen. Dalam keadaan aliran turbulen maka turbulensi yang terjadi membangkitkan tegangan geser yang merata diseluruh aliran geser yang merata. Apabila dalam sebuah aliran dalam saluran terbuka mempunyai bilangan Reynolds lebih dari 4000 (𝑁𝑅𝑒 > 4000) maka aliran tersebut termasuk aliran turbulen. Persamaan pada kondisi aliran turbulen:
𝑉𝑠= √3,3. 𝑔(𝑆𝑔− 1)𝑑
3. Aliran Transisi
Aliran transisi merupakan aliran peralihan dari aliran laminar ke aliran turbulen.
2.9. Bukaan Pintu DAM Gunungsari
Bendung arau DAM merupakan bangunan yang melintasi sungai yang berfungsi mempertinggi elevasi air sungai dan membelokkan air agar dapat mengalir ke saluran dan masuk ke sawah untuk keperluan irigasi, fungsi lain bendungan juga untuk kebutuhan air minum, pembangkit listrik, serta pembagi atau pengendali banjir.
Operasi DAM ini adalah pengaturan bukaan pintu untuk penyediaan air. Pengaturan air pada kondisi normal, kondisi banjir, dan kondisi kering. Kondisi normal adalah aliran sungai normal, sedimen yang dibawa sedang. Pada saat ini pintu dibuka penuh, pintu bilas atas dan bawah ditutup agar air depan pengambilan
tenang sedimen mengendap. Pintu bilas bawah dibuka selama 1 jam setiap hari untuk menguras endapan lumpur. Jika terdapat benda terapung depan pintu bilas, pintu bilas atas diturunkan untuk menghanyutkan benda terapung. Dalam keadaan ini biasanya kolam lumpur sudah penuh dalam 5-10 hari.
Untuk ini dilakukan pengurasan lumpur secara hidraulis dengan prosedur seperti berikut. Pintu bilas atas dan bawah ditutup, pintu pengambilan dibukam pintu ke saluran irigasi ditutup, dan pintu penguras dibuka. Lama pengurasan tergantung jumlah sedimen, besaran fraksi sedimen, dan besar debit. Setelah selesai, air irigasi dialirkan kembali.
Kondisi banjir adalah ketika aliran sungai besar serta sedimen yang dibawa banyak. Penyediaan air untuk irigasi dan keperluan lainnya dihentikan sementara. Pada saat ini pintu pengambilan ditutup penuh, pintu bilas atas dan bawah ditutup. Pada saat air surut, dimana kedalaman air diatas mercu antara 0,5 – 1 m pintu pembilas dibuka untuk menguras lumpur. Setelah lumpur bersih dan air diatas bendung antara 0 – 0,5 m, pintu pengambilan dibuka dan pintu bilas ditutup. Pada beberapa bendung dimana debit banjir besar, saluran pembilas dipakai untuk melewatkan air. Untuk itu pintu bilas dibuka saat banjir.
Kondisi kering dimana aliran sungai kecil dan sedimen yang dibawa sedikit. Pada saat ini pintu pengambilan dibuka penuh, pintu bilas atas atau bawah dibuka sebagianm agar air tetap mengalir sebagian ke hilir bendung. Karena air sungai cenderung bersih maka kandungan sedimen sedikit, maka frekuensi pengurasan lupur dapat lebih lama dibanding saat air normal. Cara pengurasan sama saat air normal, hanya karena air sungai dan selisih tinggi minim, air sungai ditampung dulu beberapa jam didepan bendung dengan menutup pintu pengambilan dan pembilas. Pada saat elevasi air naik sampai mercu bendung, pembilasan dimulai.
2.10 Penelitian Terdahulu
Dalam penelitian (Trisnawati, 2013) BOD tertinggi terjadi pada Bulan Juni 2012 di Kali Surabaya yaitu 11,94 mg/L, melebihi dari baku mutu yang ada. Sedangkan COD air Kali Surabaya masih
dibawah baku mutu yaitu 17,38 mg/L. Sedangkan TSS pada bulan Desember 2012 juga melebihi baku mutu yaitu 1000 mg/L.
Nugroho (2014), menyimpulkan bahwa setiap kondisi hulu (kualitas BOD, COD, TSS, dan debit) naik satu satuan, maka tingkat pencemaran Kali Surabaya akan cenderung meningkat sebesar 0,215 kali. Setiap kualitas air limbah domestik (BOD, COD, TSS) naik satu satuan, maka tingkat pencemaran Kali Surabaya akan cenderung meningkat sebesar 0,466 kali.
Daya tampung Kali Surabaya pada kondisi eksisting yang disimpulkan (Syafi’i, 2011) parameter BOD berkisar antara 5382,41 kg/hr hingga 8172,88 kg/hr. Daya tampung Kali Surabaya untuk parameter BOD di hulu memenuhi kualitas baku mutu air kelas II dan I yaitu 220 kg/hr hingga 8325 kg/hr dan 767,73 kg/hr hingga 3128,46 kg/hr.
Hasil penelitian yang dibuat Febriyana (2016), menyimpulkan bahwa parameter yang memiliki daya tampung hanya meliputi Nitrat dab Amonium. Beban pencemaran air Kali Surabaya yang harus diturunkan sebesar 65518,647 kg/hari untuk parameter TSS, sedangkan BOD sebesar 6896,759 kg/hari.
Kesimpulan penelitian yang dilakukan oleh Pavita (2014) adalah parameter BOD dan TSS pada sungai Kali Surabaya sudah tidak memiliki daya tampungnya lagi namun untuk parameter COD sungai ini masih memiliki 33% daya tampung. Diperlukan penekanan terhadap parameter BOD dan TSS untuk limbah yang dibuang ke badan sungai.
“Halaman ini sengaja dikosongkan”
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1 Kerangka penelitian
Kerangka penelitian merupakan acuan dalam melaksanakan penelitian, yang disusun berdasarkan adanya permasalahan sehingga tercapai tujuan penelitian. Rangkaian penelitian dari tahap awal hingga hasil dapat dilihat pada Gambar 3.1.
Permasalahan yang telah diuraikan, dikaji berbagai literatur yang berkaitan. Sumber literatur yang digunakan dalam penelitian ini meliputi, jurnal ilmiah, buku-buku teks, laporan tugas akhir terdahulu, dan semua informasi yang dapat mendukung penelitian ini. Selanjutnya dilakukan persiapan untuk pengambilan sampel pada titik-titik koordinat yang telah ditentukan. Sampel yang diambil adalah air dan lumpur dalam 1 titik pada 5 titik berbeda.
Sampel air dan lumpur diuji laboratorium, setelah didapatkan data hasil uji lab, didapat data primer yang kemudian data tersebut diolah dengan menggunakan software minitab untuk mencari korelasi antara konsentrasi BOD, COD pada air dan lumpur.
3.2 Pengambilan Data 3.2.1 Lokasi penelitian
Penelitian dilakukan di sungai Kali Surabaya yang terletak antara Kelurahan Karangpilang dan Kelurahan Gunungsari, segmen ini terbentang sepanjang 4,9 kilometer. Di hulu sungai ini merupakan IPAM Karangpilang I, II, III dan pada hilir merupakan DAM Gunungsari, sepanjang bantaran sungai Kali Surabaya ini banyak terdapat industri dan juga pemukiman penduduk yang berpotensi menyumbangkan limbah ke badan sungai Kali Surabaya. Sampel diambil di 5 titik pada permukaan sungai, dengan jarak antar titik 1 kilometer. Pada masing-masing titik dilakukan dua pengambilan sampel, yaitu air dan lumpur.
Pengambilan sampel air pada satu titik dilakukan sebanyak satu kali, dengan pengambilan dilakukan di tengah sungai yang berada 3 m dari tepi sungai. Pengambilan sampel lumpur dilakukan sebanyak satu kali, dengan pengambilan di tepi kanan sungai
dengan jarak 1 m dari tepi sungai. Pada Gambar 3.2 peta lokasi tempat pengambilan sampel.
Peraturan dan kajian pustaka:
-Peraturan Gubernur Jawa Timur No 61/2010, menetapkan kualitas air kali surabaya sebagai kelas II, dengan konsentrasi BOD COD TSS
-Ada banyak limbah industri, domestik, dan pertanian yang membuang limbah di kali surabaya yang tidak sesuai dengan peruntukkan sungai kelas II
LATAR BELAKANG
Kenyataan:
-Studi2 tentang kali surabaya menunjukan kualitas air lebih buruk dari kelas II, cenderung mengikuti kelas III
-Perlu diketahui berapa besar konsentrasi kualitas air kali surabaya dari nilai BOD COD TSS -Akibat adanya bendungan di hulu dan di hilir IPAM Karangpilang menyebabkan akumulasi lumpur di dasar sungai yang bisa teresuspensi ke air kali
-Perlu dihitung daya dukung daya tampung kali surabaya agar memudahkan pengelolaan kualitas air
GAP
Rumusan masalah:
-Seberapa besar konsentrasi BOD dan COD pada air dan sedimen di Kali Surabaya antara IPAM Karangpilang dan DAM Gunungsari.
-Bagaimana persamaan korelasi BOD dan COD antara sedimen dengan air di Kali Surabaya antara IPAM Karangpilang dan DAM Gunungsari.
-Seberapa besar beban pencemaran di Kali Surabaya dengan pendekatan beban pencemaran sesuai baku utu dikurangi dengan beban pencemaran hasil pengukuran.
Tujuan:
-Menghitung koefisien korelasi pada air dan sedimen untuk parameter BOD dan COD pada 5 titik di Kali Surabaya antara IPAM Karangpilang dan DAM Gunungsari.
-Menghitung daya tampung beban pencemaran di Kali Surabaya antara IPAM Karangpilang dan DAM Gunungsari.
-Menghitung kontribusi resuspensi pada beban pencemaran air Kali Surabaya, berdasarkan bilangan Reynold, kecepatan scouring, dan pengaruh bukaan pintu DAM Gunungsari.
Hasil:
-Akan diperoleh koefisien korelasi pada air dan sedimen untuk parameter BOD dan COD pada 5 titik di Kali Surabaya antara IPAM Karangpilang dan DAM Gunungsari.
-Akan diperoleh daya tampung beban pencemaran di Kali Surabaya antara IPAM Karangpilang dan DAM Gunungsari.
-Akan diperoleh kontribusi resuspensi pada beban pencemaran air Kali Surabaya, berdasarkan bilangan Reynold, kecepatan scouring, dan pengaruh bukaan pintu DAM Gunungsari.
Tinjauan Pustaka:
-Definisi beban pencemaran -Definisi daya tampung dan daya dukung
-Teori korelasi secara statistik
-Tutorial pengoperasian software minitab 16 -Teori bukaan pintu air DAM -Teori resuspensi air sungai
Pengumpulan data:
-Data primer (pengambilan sampel pada tanggal 5 Juni, Juli, dan Agustus 2017)
-Data sekunder (dari PERUM Jasa Tirta 1 dan literatur terdahulu)
Analisis data:
-Analisis data laboratorium untuk air dan sedimen -Analisis data dengan menggunakan software minitab 16 untuk korelasi konsentrasi pada air dan sedimen
Gambar 3.1 Peta Lokasi Titik Sampling
Berikut merupakan titik koordinat dan lokasi yang bertepatan dengan titik pengambilan sampel pada sungai tersebut:
1. Titik 1 : titik 7°20’42” s dan 112°41’29” e, lokasi ini berada dibawah Jalan Jembatan Sepanjang Baru.
2. Titik 2 : 7°20’32.5” s dan 112°41’49” e, berada 500 m dari pembangungan jalan tol Surabaya-Mojokerto
3. Titik 3 : 7°19’41” s dan 112°42’38” e, lokasinya bersebrangan dengan SPBU Kebonsari, Jalan Jambangan.
4. Titik 4 : 7°19’9” s dan 112°42’40” e, berada di belakang pabrik es batu di Jalan Raya Mastrip.
5. Titik 5 : 7°18’37.5” s dan 112°42’42” e, berada di 100 m sebelum Jalan Tol Surabaya – Gempol.
3.2.2 Pengumpulan Data
Penelitian dilakukan pada beberapa tahap. Tahap pertama yaitu pengumpulan data, berupa data sekunder dan data primer.
Data sekunder yang digunakan pada awal penelitian yaitu peta administrasi yang digunakan untuk menentukan titik lokasi pengambilan sampel. Pengambilan titik koordinat dilakukan menggunakan GPS.
Data debit air pada kelima titik sampling yang merupakan data sekunder didapat dari Perusahaan Umum Jasa Tirta Malang.
Hal ini karena sulitnya untuk mendapat data debit untuk kelima titik sampling tersebut.
Pengambilan sampel dilakukan sebanyak satu kali dalam satu bulan, dan dilakukan selama tiga bulan berturut, yaitu pada tanggal 5 Juni 2017, 5 Juli 2017, dan 5 Agustus 2017. Pengambilan sampel dilakukan pada pukul 11.30. Pengambilan sampel menggunakan sistem grab sample. Menurut (Effendi, 2003), grab sample adalah sample sesaat, dimana sample diambil secara langsung dari badan air yang sedang dipantau. Pengambilan sampel air dilakukan menggunakan water sampler horizontal lamotte JT-1 sebanyak 1,5 L yang ditempatkan pada botol air mineral dan sampel lumpur diambil menggunakan soft bottom modified petersen grab yang ditempatkan pada kantong plastik.
Setelah dilakukan pengambilan sampel air dan lumpur pada setiap titik, perlu dilakukan penanganan sampel sesuai standar yang ditetapkan sebelum di analisa di laboratorium. Penanganan sampel air berupa pemberian label pada setiap wadah sampel, penyimpanan sampel dan transportasi sampel (dari lokasi pengambilan sampel ke laboratorium). Sampel yang diambil kemudian di bawa ke laboratorium dengan jarak tempuh 1 jam perjalanan.
3.3 Pengolahan Data Sampel 3.3.1 Analisis Korelasi
Untuk menganalisis adanya korelasi BOD dan COD air dengan lumpur endapan menggunakan software minitab 16. Data yang didapat akan diuji menggunakan metode Product Moment Pearson, pengujian ini digunakan untuk menguji dua variabel apakah ada hubungan atau tidak, dengan jenis data keduanya adalah sama. Berikut cara untuk mendapatkan grafik korelasi menggunakan software minitab 16.
1. Masukan data BOD dan CODpada air dan endapan lumpur, untuk tutorial ini menggunakan data BOD air dan lumpur, air merupakan (X) dan umpur (Y).
2. Blok data keseluruhan seperti pada Gambar 3.2, kemudian klik kanan pada mouse, pilih format coloum dan klik numeric.
Gambar 3.2 Tutorial Memasukan Data di Minitab 16
3.
Pada Gambar 3.3 cara untuk mencari nilai korelasinya, klik Stat, pilih Basic Statistic lalu pilih Correlation.Gambar 1.3 Tutorial Menentukan Korelasi Data
1. Akan muncul kotak dialog Correlation, masukan “BOD air”
dan “BOD lumpur endapan” pada kotak Variabel lalu klik OK.
2. Hasil akan muncul berupa angka seperti pada Gambar 3.4.
Gambar 3.4 Hasil Korelasi Data
Hasil uji korelasi yang didapat akan digunakan untuk menganalisa pengaruh suspensi endapan pada sedimen.
Keeratan antar data X dengan data Y dihitung menggunakan software minitab 2016. Data yang didapat diukur tingkat keeratannya, sehingga dapat dianalisa pengaruh dari kedua data tersebut terhadap pengaruh suspensi, semakin erat nilai keeratannya maka kemungkinan terjadi resuspensi akan semakin besar. serta memperoleh faktor penting kontribusi resuspensi pada beban pencemar.
3.3.2 Analisis Daya Tampung
Penentuan daya tampung beban pencemaran dapat ditentukan dengan cara yang sederhana yaitu dengan menggunakan metode mass balance. Metode mass balance dapat digunakan untuk menentukan konsentrasi rata-rata aliran hilir (down stream) yang berasal dari sumber pencemar point source dan non point source. Daya tampung beban pencemaran dapat di hitung dengan cara sederhana yaitu dengan persamaan mass balance, langkah-langkah yang harus dilakukan adalah sebagai berikut:
1. Ukur konsentrasi setiap titik koordinat pengambilan sampel dan laju alir pada aliran sungai sebelum bercampur dengan sumber pencemar (baku mutu)
2. Ukur konsentrasi setiap titik koordinat pengambilan sampel dan laju alir pada setiap aliran sumber
3. Beban pencemaran (P1) = konsentrasi (baku mutu) x debit aliran
4. Beban pencemaran (P2) = konsentrasi (hasil pengukuran) x debit aliran
5. Daya tampung = P1 – P2 3.4 Perhitungan Vscouring
Pengendapan terjadi karena adanya interaksi gaya-gaya di sekitar partikel, yaitu gaya drag dan impelling. Massa partikel menyebabkan adanya gaya drag dan diimbangi oleh gaya
impelling, sehingga kecepatan pengendapan partikel konstan.
Gaya impelling dinyatakan dengan persamaan:
F1 = (ρs − ρ)g. V Di mana: F1 = gaya impelling
𝜌𝑠 = densitas massa partikel 𝜌 = densitas massa liquid V = volume partikel
G = percepatan gravitasi Gaya drag dinyatakan dalam persamaan:
F𝐷= 𝐶𝐷 𝐴𝐶 𝜌 (𝑉𝑠2 2 ) Di mana: F𝐷 = gaya drag
𝐶𝐷 = koefisien drag
A𝑐 = luas potongan melintang partikel 𝑉𝑠 = kecepatan pengendapan
Dalam kondisi yang seimbang, maka F𝐷= F𝐼, maka diperoleh persamaan:
V𝑠= √2𝑔
C𝐷(𝜌𝑠− 𝜌 𝜌 ) V
A𝑐 Bila V/A𝑐= (2/3)d, maka diperoleh:
V𝑠= √4𝑔 3C𝐷
(S𝑔− 1)d
Di mana Sg adalah specific gravity. Besarnya nilai CD tergantung pada bilangan Reynold.
1. Bila Nre < 1 (laminer), CD = 24/Nre
2. Bila Nre = 1 - 104 (transisi), CD = 24/Nre + 3/Nre0,5+ 034 3. Bila Nre > 104 (turbulen),
C
D = 0,4Bilangan Reynold dapat dihitung menggunakan persamaan:
𝑁𝑅𝑒 = 𝜌. 𝑑. 𝑉𝑠 𝜇
Berikut ini adalah langkah-langkah dalam menghitung kecepatan pengendapan bila telah diketahui ukuran partikel, densitas atau specific gravity, dan temprature air:
1. Asumsikan bahwa pengendapan mengikuti pola laminer, karena itu gunakan persamaan Stoke’s untuk menghitung kecepatan pengendapannya.
2. Setelah diperoleh kecepatan pengendapan, hitung bilangan Reynold untuk membuktikan pola aliran pengendapannya.
3. Bila diperoleh laminer, maka perhitungan selesai. Bila diperoleh turbulen, maka gunakan persamaan untuk turbulen, dan bila diperoleh transisi, maka gunakan persamaan untuk transisi.
Setelah diketahui jenis aliran dan didapatkan nilai Vs dapat mencari Vscouring dengan menggunakan persamaan:
vsc = [8k (Sg-1)d .g
f ]
1⁄2
Hasil yang didapat dibandingkan dengan besarnya Vhorizontal, jika Vhorizontal < Vscouring maka tidak terjadi resuspensi pada aliran tersebut, namun jika hasil yang didapat Vhorizontal >
Vscouring maka terjadi resuspensi pada aliran sungai tersebut.
“Halaman ini sengaja dikosongkan”
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Analisis Fluktuasi Konsentrasi Pada Air dan Sedimen Untuk Parameter BOD dan COD
Hasil uji BOD pada air dan lumpur di lima titik yang dilakukan selama tiga bulan didapatkan hasil seperti pada Gambar 4.1 dan Gambar 4.2.
Gambar 4.1 Fluktuasi Konsentrasi BOD Air di Lima Titik Selama Tiga Bulan
Dari Gambar 4.1 dan Gambar 4.2 didapatkan hasil berupa, pada titik lima kecenderungan konsentrasi BOD tinggi hal ini dikarenakan adanya penghalang sampah pada titik ini, sehingga lumpur maupun sampah tidak dapat mengalir ke segmen kali setelahnya. Pada bulan Juli konsentrasi BOD pada air terjadi penurunan, dikarenakan pada Juni akhir ada libur nasional sehingga aktivitas warga dan pabrik sekitar sungai tersebut mengalami penurunan untuk beberapa saat. Sehingga konsentrasi lumpur BOD pada bulan Juli terjadi peningkatan. Dimana aktivitas di sekitar sungai tidak seperti hari-hari biasanya yang dapat menjadi salah satu alasan terjadi pengendapan lumpur. Selain itu
0 5 10 15 20 25 30 35
Juni Juli Agustus
Mg/L
Bulan
Titik 1 Titik 2 Titik 3 Titik 4 Titik 5
juga tingginya bukaan pintu air DAM Gunungsari pada bulan Juni 2017 dengan rata-rata tinggi bukaan 103,89 cm membuat pencemar terbawa arus sungai hingga ke segmen sungai selanjutnya. Karena bukaan pintu air DAM Gunungsari pada ketiga bulan tersebut merupakan bukaan atas sehingga berkurangnya konsentrasi pencemarnya juga turun mengikuti tinggi bukaan pintu air DAM Gunungsari tersebut. Dampak dari bukaan pintu atas adalah tidak terkurasnya endapan lumpur sehingga terjadi peningkataan konsentrasi BOD lumpur dari bulan Juni 2017 ke bulan Juli 2017. Kemungkinan terjadinya penurunan konsentrasi lumpur BOD pada bulan Agustus 2017, terjadinya resuspensi dimana konsentrasi BOD air pada bulan Agustus sedikit meningkat dari bulan sebelumnya, atau terjadi pengerukan lumpur yang diambil oleh
Gambar 4.2 Fluktuasi Konsentrasi BOD Lumpur di Lima Titik Selama Tiga Bulan
Hasil uji COD pada air dan lumpur di lima titik yang dilakukan selama tiga bulan didapatkan hasil seperti pada Gambar 4.3 dan Gambar 4.4. Kecenderungan fluktuasi yang tidak menentu seperti
0 20000 40000 60000 80000 100000
Juni Juli Agustus
mg/L
Bulan
Titik 1 Titik 2 Titik 3 Titik 4 Titik 5
di sekitar sungai tidak seperti hari-hari biasanya yang dapat menjadi salah satu alasan terjadi pengendapan lumpur. Selain itu juga tingginya bukaan pintu air DAM Gunungsari pada bulan Juni 2017 dengan rata-rata tinggi bukaan 103,89 cm membuat pencemar terbawa arus sungai hingga ke segmen sungai selanjutnya. Karena bukaan pintu air DAM Gunungsari pada ketiga bulan tersebut merupakan bukaan atas sehingga berkurangnya konsentrasi pencemarnya juga turun mengikuti tinggi bukaan pintu air DAM Gunungsari tersebut. Dampak dari bukaan pintu atas adalah tidak terkurasnya endapan lumpur sehingga terjadi peningkataan konsentrasi BOD lumpur dari bulan Juni 2017 ke bulan Juli 2017. Kemungkinan terjadinya penurunan konsentrasi lumpur BOD pada bulan Agustus 2017, terjadinya resuspensi dimana konsentrasi BOD air pada bulan Agustus sedikit meningkat dari bulan sebelumnya, atau terjadi pengerukan lumpur yang diambil oleh
Hasil uji COD pada air dan lumpur di lima titik yang dilakukan selama tiga bulan didapatkan hasil seperti pada Gambar 4.3 dan Gambar 4.4. Kecenderungan fluktuasi yang tidak menentu seperti konsentrasi BOD juga terjadi pada COD. Terjadi peningkatan konsentrasi pada titik 5 pada bulan Juni dan Juli. Begitu juga dengan apa yang terjadi pada hasil yang di dapat pada bulan Juli.
Kecenderungan fluktuasi yang tidak menentu seperti konsentrasi BOD juga terjadi pada COD. Terjadi peningkatan konsentrasi pada titik 5 pada bulan Juni dan Juli. Begitu juga dengan apa yang terjadi pada hasil yang di dapat pada bulan Juli. Bukaan pintu air DAM Gunungsari ini memang berpengaruh pada berkurangnya konsentrasi BOD dan COD pada air, namun karena bukaan pintu pada ketiga bulan tersebut adalah bukaan atas, sehingga mengakibatkan penumpukkan lumpur pada dasar sungai, terlebih lagi adanya penghalang sampah pada titik 5 yang berupa plat besi yang menjulang kedalam sungai dapat mengakibatkan adanya lumpur yang tertahan pada plat tersebut. Meskipun plat tersebut tidak seluruhnya masuk hingga dasar sungai, partikel pencemar yang berada pada permukaan sebagian dapat tertahan dan mengendap pada titik ini. Karenanya titik 5 cenderung memiliki konsentrasi BOD COD air dan sedimen lebih tinggi dibanding titik- titik lain.
Gambar 4.3 Fluktuasi Konsentrasi COD Air di Lima Titik Selama Tiga Bulan
Gambar 4.4 Fluktuasi Konsentrasi COD Lumpur di Lima Titik Selama Tiga Bulan
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0
Juni Juli Agustus
mg/L
Bulan
Titik 1 Titik 2 Titik 3 Titik 4 Titik 5
0,0 20000,0 40000,0 60000,0 80000,0 100000,0 120000,0 140000,0
Juni Juli Agustus
mg/L
Bulan
Titik 1 Titik 2 Titik 3 Titik 4 Titik 5
4.2 Analisis Koefisien Korelasi Pada Air dan Sedimen Untuk Parameter BOD dan COD
Uji korelasi menggunakan uji Product Moment Pearson, dilakukan untuk mendapatkan korelasi antara BOD air dengan BOD lumpur untuk menentukan adanya resuspensi pada segmen sungai tersebut., Hasil yang didapat bisa menentukan kuat atau tidaknya korelasi antara kedua variabel yang di uji. Dengan menggunakan software minitab 16 dapat langsung diketahui korelasi dan juga p value dari setiap data yang di masukkan.
Keeratan korelasi sebuah data juga dilihat, semakin besarnya nilai korelasinya namun nilai p value juga menentukan apakah data yang di input kedalam minitab ini signifikan atau kurang signifikan.
Data yang dibilang signifikan adalah data dengan p value 0,01 – 0,05. Nilai koefisien korelasi yang kecil (tidak signifikan) bukan berarti kedua variabel tersebut tidak saling berhubungan. Keeratan korelasi dapat dilihat sebagai berikut:
1. 0,00 sampai 0,20 berarti korelasi memiliki keeratan sangat lemah
2. 0,21 sampai 0,40 berarti korelasi memiliki keeratan lemah0,41 sampai 0,70 berarti korelasi memiliki keeratan kuat
3. 0,71 sampai 0,90 berarti korelasi memiliki keeratan sangat kuat
4. 0,91 sampai 0,99 berarti korelasi memiliki keeratan sangat kuat sekali
5. 1 berarti korelasi sempurna
Tabel 4.1 Konsentrasi BOD Air dan Lumpur 5 Juni 2017
Titik Sampling
BOD Air (mg/l)
BOD Lumpur
(mg/l) Juni
1 11 41803
2 16 57166
3 16 54770
4 16 34270
5 29 54504
Gambar 4.5 Koefisien Korelasi BOD Air dan Lumpur 5 Juni 2017
Gambar 4.6 Grafik Scatterplot BOD Air dan Lumpur 5 Juni 2017 Pada Gambar 4.5 koefisien korelasi antara BOD air dengan BOD lumpur pada tanggal 5 Juni 2017 didapat 0,415, keeratan yang didapat antara kedua variabel tersebut adalah keeratan kuat.
Korelasi ini merupakan korelasi positif seperti pada Gambar 4.6 dimana terjadi hubungan sebab akibat apabila terjadi enambahan nilai variabel X (BOD Air) maka akan diikuti terjadinya penambahan nilai variabel Y (BOD Lumpur). Namun pada kasus ini, meningkatnya konsentrasi BOD Air tidak selalu dengan
meningkatnya BOD Lumpur. Karena dari titik sampling 1 hingga 5 terjadi peningkatan konsentrasi seperti pada Tabel 4.1 Pada titik 1 dan 2 memang menunjukan adanya semakin meningkatnya konsentrasi BOD air akan meningkat juga konsentrasi BOD Lumpurnya, namun pada titik selanjutnya tidak menunjukan adanya sebab akibat antara kedua variabel tersebut. Sehingga dapat di jelaskan korelasi tersebut positif dengan keeratan kuat, namun tidak menunjukan adanya korelasi dimana segmen sungai pada bulan Juni ini terjadi resuspensi. Dikarenakan adanya peningkatan konsentrasi ini disebabkan adanya limbah masuk dari industri sekitar maupun limbah domestik yang dibuang ke segmen sungai tersebut. Nilai p value yang didapat 0,487. Dapat diartikan jika dilakukan pengambilan 100 kali test pada percobaan ini maka akan terjadi error sebanyak 48 kali. Sehingga hanya 50 kali test yang dinyatakan berhasil dan dinyatakan tidak signifikan.
Table 4.2 Konsentrasi BOD air dan lumpur 5 Juli 2017
