MODEL PREDIKSI KUALITAS AIR DI KALI BOKOR SURABAYA MENGGUNAKAN METODE QUAL2KW

(1)

Surabaya, 4 Februari 2014

MODEL PREDIKSI KUALITAS AIR DI KALI BOKOR SURABAYA MENGGUNAKAN METODE QUAL2KW

Mohammad Rizal Ngambah Sagara^a*, Nieke Karnaningroem*, Didik Bambang Supriyadi*

*Laboratorium Management Kualitas Lingkungan, Jurusan Teknik Lingkungan Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya

Abstract

Saluran Kali Bokor Surabaya merupakan salah satu badan air di Surabaya kini sudah mulai tercemar. Saluran Kali Bokor merupakan cabang dari Kali Mas yang juga digunakan sebagai kegiatan tambak ikan dan udang. Pengelolaan Kali Bokor belum pernah dilakukan, padahal kegiatan budidaya ikan dan udang menggunakan kualitas air kelas III. Permasalahan tersebut akan diatasi dengan penelitian ini yaitu dengan mengidentifikasi dan memprediksi kualitas air Kali Bokor Surabaya hingga 5 tahun kedepan. Dalam penelitian ini, metode yang digunakan adalah metode Qual2Kw.

Parameter yang digunakan adalah pH, suhu, DO, BOD, COD, TSS, Phosphat (PO43-), Nitrat (NO3) dan amonium (NH4). Sumber pencemar yang akan ditinjau adalah sumber pencemar point source dan non point source. Pada penelitian ini, Kali Bokor akan dibagi menjadi 3 segmen dan sampel per segmen akan dianalisis sesuai parameter sebagai kondisi eksisting. Dengan menggunakan metode Qual2Kw, akan didapatkan model prediksi kualitas air. Berdasarkan hasil pemodelan tersebut, maka dapat disimpulkan bahwa kualitas air di Kali Bokor Surabaya melebihi baku mutu dari parameter DO, BOD, fosfat dan ammonium.

Kata kunci: Kali Bokor, kualitas air, Qual2Kw, prediksi.

Abstract

Kali Bokor Canal Surabaya, a water body which functioned as sewerage channel for municipal wastewater, started to be contaminated. Kali Bokor Canal is a branch of Kali Mas River which also used for fish and shrimp farms. The quality standard for fish and shrimp pond water should be in 3^rd class; however, the management for water quality of Kali Bokor Canal has never been conducted, properly. Due to that problem, this research is carried out to identify and predict up to 5 years water quality of Kali Bokor Canal. Water quality parameters used in this research are pH, temperature, DO, BOD, COD, TSS, phosphate (PO43-), nitrate (NO3), and ammonium (NH4). Point and nonpoint source pollutants are reviewed. Segments of Kali Bokor Canal in this research are decided three segments and samples are analyzed from each segment based on parameters aforementioned, as the existing condition. Qual2Kw program is used to predict the water quality by using two models of water quality predictions. All models indicate that water quality in the Kali Bokor Canal has already exceeded the standard of 3^rd class water quality in parameters DO, BOD, phosphate, and ammonium.

Keywords: Kali Bokor, water quality, Qual2Kw, prediction.

(2)

1. Pendahuluan

Buruknya kualitas air pada badan air suatu kota atau wilayah dapat mengakibatkan dampak negatif bagi masa yang akan datang. Peristiwa tersebut disebabkan oleh banyaknya kegiatan yang dilakukan oleh masyarakat, seperti industri, laundry, rumah tangga, pertanian, bengkel, rumah makan, serta kegiatan medis (rumah sakit/klinik kesehatan). Hal ini juga terjadi di sepanjang Saluran Kali Bokor, yang merupakan cabang dari Sungai Kali Mas, Surabaya. Menurut Priyambada, dkk., (2008) dalam Agustiningsih, dkk., (2012) bahwa dengan adanya peningkatan aktifitas domestik, pertanian, serta industri dapat menurunkan kualitas badan air dan memberikan dampak buruk terhadap kualitas salah satunya meningkatkan konsentrasi BOD yang tinggi pada badan air.

Berdasarkan pengamatan langsung pada air Saluran Kali Bokor, perubahan fisik sudah terjadi antara lain warna air yang tidak jernih, bau yang tidak sedap, serta estetika yang sudah tak layak pandang. Masyarakat sekitar pun mulai mengeluh akibat perubahan fisik yang terjadi pada air Saluran Kali Bokor tersebut. Peraturan Pemerintah Nomor 82 (2001) mengenai Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Air menyebutkan bahwa setiap penganggung jawab usaha dan/atau kegiatan yang membuang air limbah ke air atau sumber air wajib mencegah dan menanggulangi terjadinya pencemaran air. Pada kenyataannya, memang masih banyak masyarakat belum bertanggung jawab menangani limbah yang dihasilkan. Upaya pembersihan pada saluran tersebut belum pernah dilakukan. Upaya pengelolaan kualitas air belum pernah dilaksanakan. Selain itu, masyarakat masih terus membuang limbahnya ke sungai tanpa melakukan pengolahan.

Badan Lingkungan Hidup (BLH) Kota Surabaya menyatakan bahwa kualitas air di Saluran Kali Bokor sudah mengalami degradasi. Degradasi ini akan menimbulkan biomassa yang kemudian akan terjadi pendangkalan. Hal ini tentu menimbulkan masalah yang cukup besar bagi Saluran Kali Bokor tersebut. Menurut Putri (2011) apabila hal ini dibiarkan, maka daya dukung lingkungan semakin berkurang dan kualitas air sungai akan semakin parah dimasa mendatang. Peraturan Daerah Kota Surabaya Nomor 2 Tahun 2004 Tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air, Saluran Kali Bokor termasuk dalam kategori sungai kelas III.

Berdasarkan data sekunder yang didapat dari Badan Lingkungan Hidup (Juli 2012) bahwa kandungan dissolved oxygen (DO), pada titik sampling Jembatan Jalan Pucang, sebesar 0,75 mg O2/L. Hal ini diperkuat dengan hasil penelitian pendahuluan oleh penulis terhadap kualitas air bahwa pada titik sampling di depan Universitas Hang Tuah (UHT) terdapat Sylids (Typosyllis) yang umumnya hidup di air yang sangat tercemar. Hal ini menunjukkan bahwa kualitas air Saluran kali Bokor tidak memenuhi kualitas badan air kelas III. Ironisnya, air saluran ini pada sisi hilir digunakan sebagai air untuk budidaya ikan dan udang yang notabene harus memenuhi baku mutu kualitas badan air kelas III.

Dalam paper ini akan disajikan pemodelan prediksi untuk memperkirakan kualitas air Saluran kali Bokor jika beban pencemar meningkat akibat peningkatan jumlah penduduk yang membuang limbahnya ke Saluran kali Bokor. Pemodelan dilakukan dengan menggunakan program Qual2Kw. Menurut Song, dkk., (2009) pemodelan kualitas air adalah alat yang sangat ideal untuk mensimulasikan kualitas air secara fisik, kimia, dan biologis. Model Qual2Kw dapat diterapkan untuk mensimulasikan berbagai skenario dalam identifikasi kualitas air (Kannel, dkk., 2007) dan model ini dapat memprediksi kualitas air sehingga dapat ditemukan sebuah solusi untuk menangani masalah (Lindim, dkk, 2011). Program ini juga dapat mempresentasikan sebuah sungai berdasarkan dua sumber pencemar yaitu point sources dan non point

(3)

sources (Pelletier dan Chapra, 2008). Diharapkan hasil penelitian menggunakan program ini dapat menjadi pedoman dalam memprediksi kualitas air Saluran Kali Bokor. Dalam paper ini hanya disajikan pemodelan prediksi kualitas air akibat sumber pencemar non—point sources yang mengalami perubahan.

2. Metode Penelitian

Dalam pemodelan Qual2Kw, hal yang pertama kali dilakukan adalah penetapan segmen atau ruas. Saluran Kali Bokor yang akan diteliti adalah dimulai dari hulu Saluran Kali Bokor hingga pompa banjir, atau sepanjang kurang lebih 6,5 km dari total panjang Saluran Kali Bokor yaitu 8,9 km. Pembagian segmen atau ruas ini didasarkan adanya percabangan saluran dan sumber pencemar. Ada 3 segmen dalam penelitian.

Pada tiap segmen diambil 1-2 sampel yang mewakili hulu dan hilir dari tiap segmen tersebut. Jumlah sampel pada tiap pengambilan tergantung pada debit air saluran, semakin besar debit air—semakin banyak sampel yang diambil. Sampling digunakan untuk mewakili kondisi badan air dalam segmen tersebut, sehingga dapat diidentifikasi kualitas air pada segmen tersebut.

Dalam penelitian ini, sampel air pada hulu sungai diambil pada pukul 00.00 BBWI.

Waktu pengambilan sampel pada titik sampling berikutnya ditentukan berdasarkan perkiraan waktu yang dibutuhkan air pada titik sampling pertama tiba pada titik sampling kedua. Gambar titik sampling disajikan pada Gambar 1.

v

Titik Sampling 1 Titik Sampling 2

Waktu Pengambilan Sampel 2

Waktu Pengambilan Sampel 1

Gambar 1. Titik Pengambilan Sampel

Data koordinat dan lebar segmen Saluran Kali Bokor dapat dilihat pada Tabel 1 dan Gambar 2.

Tabel 1. Data Koordinat dan Lebar Segmen Saluran Kali Bokor Surabaya

No. Segmen/Ruas Lebar

(m)

Koordinat Garis

Lintang Garis Bujur 0 Hulu (A) 6,5 7ô17’12,19”S 112ô44’46,86”T 1 A-B 5,95 7ô17’15,59”S 112ô45’48,34”T

2 B-C 11,5 7^o17’26,36”S 112^o47’26,59”T

3 C-D 16,15 7^o17’5,93”S 112^o48’9,35”T

(4)

Sumber: Hasil Analisis (2013)

Gambar 2. Segmen Kali Bokor

Data yang telah terkumpul di input dalam worksheet program Qual2Kw. Data tersebut adalah:

a. Data hidrolik sungai, berfungsi sebagai salah satu faktor penentuan segmen sungai untuk mendapatkan koefisien model

b. Data debit dan kualitas air Saluran Kali Bokor digunakan untuk acuan hasil simulasi model

c. Data debit dan kualitas air limbah point source

d. Data debit dan kualitas air limbah non point source dan sumber pencemar lain e. Data klimatologi (arah angin, suhu udara, kecepatan angin dan curah hujan)

digunakan untuk mengetahui kondisi iklim sepanjang Kali Bokor.

Setelah itu, dilakukan kalibrasi model. Kalibrasi model ini dilakukan untuk mendapatkan paramater model kualitas air yang nilainya mendekati kondisi sebenarnya.

3. Hasil dan Pembahasan

Hasil identifikasi terhadap kondisi hidrolis, kluaitas air saluran, serta kualitas sumber pencemar point sources, dan non—point sources ditujukkan pada Tabel 3, Tabel 4, Tabel 5 dan Tabel 6.

Tabel 3. Data Hidrolis Kali Bokor

Segmen Debit Kedalaman Air Kecepatan

(m³/s) (m) (m/s)

Hulu (A) 0,490 0,520 0,145

A-B 0,322 0,460 0,118

B-C 0,451 0,790 0,050

C-D 0,433 1,150 0,023

Sumber: Hasil Pengukuran (2013)

Tabel 4. Data Kualitas Air Kali Bokor (1) Lokasi TSS DO COD BOD

(mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L)

Titik A 36 4,6 20 11

Titik B 28 1,2 22 12

Titik C 34 1,7 34 19

Titik D 32 2,3 37 21

(5)

Tabel 5. Data Kualitas Air Kali Bokor (2) Lokasi Temperatur

pH NO₃^- NH₄⁺ PO₄^3- (^oC) (mg/L) (mg/L) (mg/L) Titik A 28 7,5 1,73 4,61 0,24

Titik B 28 7,5 0,8 2,6 0,22

Titik C 28 7,6 0,45 2,73 0,7 Titik D 28 7,6 0,17 3,93 1,08 Sumber: Hasil Pengukuran (2013)

Tabel 6. Data Kualitas Point Source Rumah Sakit Jenis Limbah Parameter Satuan Hasil

*BML Rumah

Sakit

Rumah Sakit

Suhu ^oC 28 30

pH - 7,6 6-9

DO mg/L 0 -

BOD5 mg/L 38 30

COD mg/L 65 80

TSS mg/L 60 30

NH3-N mg/L 0,24 0,1

NO3-N mg/L 1,35 -

PO43- mg/L 1,26 2

Keterangan: BML = Baku Mutu Limbah berdasarkan Peraturan Gubernur Jawa Timur No. 72 Tahun 2013

Sumber: Hasil pengukuran (2013) dan Pergub Jatim No. 72/2013

Debit air juga dipengaruhi oleh masuknya dan keluarnya anak sungai atau saluran drainase. Data tersebut dapat dilihat dalam Tabel 7 untuk point source dan Tabel 8 untuk nonpoint source (beban merata).

Tabel 7. Data Pencemar Point Source

Nama Lokasi Debit

Keluar

Debit Masuk (km) (m³/s) (m³/s)

Sungai 1 4,70 0,210 0

Saluran

Drainase 1 4,27 0 0,040

Saluran

Drainase 2 3,67 0 0,080

Rumah Sakit

Putri 2,45 0 0,0002

Saluran

Drainase 3 1,90 0 0,050

Tabel 8. Data Pencemar Non Point Source Nama Hulu Hilir Debit

Keluar

Debit Masuk (Km) (Km) (m³/s) (m³/s) Limbah

Domestik 6,50 4,50 0 5,04 x 10^-6

(6)

Nama Hulu Hilir Debit Keluar

Debit Masuk (Km) (Km) (m³/s) (m³/s) Limbah

Domestik 4,50 1,60 0 3,06 x 10^-6 Limbah

Domestik 1,60 0,00 0 5,1 x 10^-6 Sumber: Hasil Analisis (2013)

Kalibrasi model menghasilkan fitness model sebesar 0,7003. Koefisien hasil kalibrasi digunakan untuk prediksi. Model prediksi menggunakan input debit aliran berdasarkan jumlah penduduk 5 tahun ke depan (tahun 2018) di sekitar Saluran Kali Bokor. Debit air yang diinput sebagai pencemar non point source dapat dilihat pada Tabel 9. Prediksi kualitas air Saluran Kali Bokor menggunakan tren model Kali Surabaya (Titik Sampling Ngagel/ hulu Kali Bokor). Prediksi kualitas air Saluran Kali Bokor dapat dilihat pada Tabel 10.

Tabel 9. Prediksi Debit Beban Merata Non Point Source 2018 Seg-men

Jumlah Penduduk

Tahun 2018

Kebutuhan Air Bersih (L/detik)

Debit Limbah

(L/s)

Debit Limbah

(m3/s)

Beban Merata Debit Non

Point Source Sambungan

Rumah Kran

Umum Total

1 6129 13,478 2,128 15,606 11,705 0,012 6 x 10^-6 2 5399 11,873 1,875 13,748 10,311 0,010 3,448 x

10^-6 3 4959 10,905 1,722 12,627 9,470 0,009 5,625 x

10^-6 Sumber: Hasil Perhitungan (2013)

Tabel 10. Prediksi Kualitas Kali Bokor 2018 Parameter Satuan

Kualitas Hulu Kali

Bokor Asli

Kualitas Asli Kali Surabaya

(Ngagel)

Kualitas Prediksi

Kali Surabaya

Kenaikan Kualitas

Kualitas Prediksi

Kali Bokor

DO mg/L 4,6 3,279 3,042 -7,23% 4,267

BOD mg/L 11 5,531 7,243 30,96% 14,406

COD mg/L 20 24,607 32,722 32,98% 26,595

TSS mg/L 36 282,408 381,855 35,21% 48,677

Nitrat mg/L 1,73 2,491 3,106 24,70% 2,157

Fosfat mg/L 0,24 - 0,675 24,70% 0,299

Ammonium mg/L 4,61 0,235 0,096 -59,26% 1,878

pH - 7,5 7,226 7,347 1,68% 7,626

Suhu ^OC 28 29,400 29,248 -0,52% 27,855

Sumber: Hasil Perhitungan (2013)

Hasil pemodelan kualitas air Saluran Kali Bokor tahun 2018 disajikan pada Gambar 3 s.d. Gambar 11.

(7)

Gambar 3. Model Prediksi DO

Gambar 4. Model Prediksi TSS

Gambar 5. Model Prediksi BOD

(8)

Gambar 6. Model Prediksi COD

Gambar 7. Model Prediksi Fosfat (PO₄^3-)

Gambar 8. Model Prediksi Ammonium (NH₄)

Gambar 9. Model Prediksi Nitrat (NO₃)

(9)

Gambar 10. Model Prediksi pH

Gambar 11. Model Prediksi Suhu

Dari hasil model prediksi tersebut, didapatkan hasil prediksi setiap parameter kualitas air seperti terlihat pada Tabel 11 dan Tabel 12.

Tabel 11. Output Program Qual2Kw 1 Seg-men Jarak

BMA* DO BMA

* BOD BMA

* COD BMA

* TSS

(km) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L)

A 6,50

3

4,27

6

14,41

50

26,60

400

48,68

A-B 5,50 3,96 14,32 25,13 42,65

B-C 3,05 0,66 21,29 39,39 38,30

C-D 0,80 1,65 20,21 37,07 40,20

D 0,00 1,65 20,21 37,07 40,20

Keterangan: BMA = Baku Mutu Air Kelas III Berdasarkan PP No. 82 Tahun 2001 Sumber: Qual2Kw (2013)

Tabel 12. Output Program Qual2Kw 2 Segmen Jarak

BMA* NH₄

BMA* NO₃

BMA* PO₄

(km) (mg/L) (mg/L) (mg/L)

A 6,50

0,5

1,88

20

2,16

1

0,30

A-B 5,50 1,38 1,78 0,25

B-C 3,05 0,64 0,46 0,48

C-D 0,80 1,17 0,12 1,31

D 0,00 1,17 0,12 1,31

Keterangan: BMA = Baku Mutu Air Kelas III Berdasarkan PP No. 82 Tahun 2001 Sumber: Qual2Kw (2013)

(10)

Pada Tabel 12 dan Tabel 13 dapat dilihat bahwa terdapat beberapa parameter yang tidak memenuhi syarat sesuai baku mutu air sungai Kelas III pada PP Nomor 82 Tahun 2001 untuk stream standard. Hal ini dapat disebabkan karena beberapa hal. Pertama, banyaknya limbah domestik yang dibuang dari perumahan atau pemukiman sekitar.

Kedua, adanya aktivitas masyarakat sekitar yang juga membuang limbahnya seperti limbah bengkel, laundry, makanan, dan lain sebagainya. Hal ketiga adalah adanya aktivitas fasilitas umum seperti rumah sakit, sekolah, apartemen, supermarket, universitas, dan masukan dari sungai serta saluran drainase yang membawa limbahnya menuju Saluran Kali Bokor. Berdasarkan hal tersebut, maka perlu adanya penanganan masalah ini, baik dimulai dari sumber ataupun pada Saluran Kali Bokornya.

4. Kesimpulan

Hasil penelitian menunjukkan bahwa model Qual2Kw mampu memprediksi kualitas air Saluran Kali Bokor tahun 2018. Kualitas air Saluran Kali Bokor akan tetap tidak memenuhi syarat baku mutu pada parameter DO, BOD, Fosfat, dan Ammonium, apabila tidak dilakukan pengelolaan yang memadai pada sumber pencemarnya.

5. Ucapan Terimakasih

Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Jurusan Teknik Lingkungan, FTSP, ITS serta seluruh pihak yang membantu penelitian ini.

Daftar Pustaka

Agustiningsih, D., Sasongko, S.B., dan Sudarno. 2012. Analisis Kualitas Air dan Strategi Pengendalian Pencemaran Air Sungai Blukar Kabupaten Kendal.

Jurnal Presipitasi, Vol. 9 No.2, 64-71.

Cho, J.H., dan Ha, S.R. 2010. Parameter Optimization of The Qual2K Model for A Multiple – Reach River Using an Influence Coefficient Algorithm. Science of The Total Environment, 408.

Effendi, H. 2003. Telaah Kualitas Air Bagi Pengelolaan Sumber Daya dan Lingkungan Perairan. Yogyakarta: Kanisius.

Kannel, P.R., Lee, S., Lee, Y.-S., Kanel, S.R., dan Pelletier, G.J. 2007. Application of Automated QUAL2Kw for Water Quality Modeling and Management in The Bagmati River, Nepal. Ecological Modelling, 202, 503-517.

Lai, Y.C., Tu, Y.T., Yang, C.P., Surampalli, R.Y., dan Kao, C.M. 2013. Development of a Water Quality Modeling System for River Pollution Index and Suspended Solid Loading Evaluation. Journal of Hydrology, Vol. 478, pp: 89-101.

Lindim, C., Pinho, J.L., dan Vieira, J.M.P. 2011. Analysis of Spatial and Temporal Patterns in a Large Reservoir Using Water Quality and Hydrodynamic Modeling. Ecological Modelling, 222, 2485-2494.

Pelletier, G. dan Chapra, S. 2008. QUAL2Kw Theory and Documentation. Washington State Of Ecology, Environmental Assessment Program Olympia Washinton.

Pemerintah Indonesia. 2001. Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 82 Tahun 2001 Tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air. Jakarta, Indonesia.

Putri, N.A.D. 2011. Kebijakan Pemerintah dalam Pengendalian Pencamaran Air Sungai Siak (Studi pada Daerah Aliran Sungai Siak Bagian Hilir). Jurnal Ilmu Politik dan Ilmu Pemerintahan, Vol. 1, No. 1, 68-79.

Song, T. dan Kim, K. 2009. Development of Water Quality Loading Index Based on Water Quality Modeling. Journal of Environmental Management, 90, 1534- 1543.