PENURUNAN KADAR BOD DAN WARNA PADA AIR LINDI MENGGUNAKAN
MEDIA SERBUK KAYU JATI
(STUDI KASUS: AIR LINDI TPA BAKUNG, BANDAR LAMPUNG)
Mayasta Dyah Prameswari
1, Tastaptyani Kurnia Nufutomo
2, Andika Munandar
3 Program Studi Teknik Lingkungan, Jurusan Teknologi Infrastruktur dan Kewilayahan, Insititut TeknologiSumatera
Jl. Terusan Ryacudu, Way Huwi, Kec. Jati Agung, Kabupaten Lampung Selatan, Lampung 35365
e-mail: Mayasta.25116015@student.itera.ac.id ABSTRAK
Air lindi yang berasal TPA merupakan air limbah yang memiliki polutan yang tinggi. Tingginya konsentrasi polutan dapat berdampak pada kesehatan masyarakat serta ekosistem di sekitar lokasi TPA. Oleh karena itu, perlunya dilakukan pengolahan terhadap air lindi yang memanfaatkan limbah dari serbuk kayu jati. Sebelum dimanfaatkan sebagai adsorben, diperlukan perlakuan bleaching dengan larutan H2O2
sebagai media.Dilakukan metode adsorpsi dalam pengoperasiannya, Metode ini cukup mudah dilakukan dan tidak memerlukan biaya yang tinggi, sehingga dapat menjadi solusi atas kendala teknis dan operasional sistem pengolahan secara konvensional. Tujuan dalam penelitian ini adalah untuk mengetahui kemampuan daya serap optimal adsorben serbuk kayu jati dalam berbagai variasi rasio berat bahan dan volume (1:30 dan 1:40) dan waktu kontak adsorpsi (0, 10, 20, 30, 45, 60, 90, dan 150 menit) dalam menurunkan konsentrasi BOD dan warna pada air lindi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa, waktu kontak optimum serta variasi rasio terbaik ketika adsorpsi untuk menurunkan konsentrasi BOD adalah pada waktu ke-45 menit pada rasio 1:30 dengan persen penurunan sebesar 51%, dan untuk penurunan konsentrasi warna pada air lindi pada diwaktu ke-30 menit pada rasio 1:30 dengan persen penurunan sebesar 16%.
Kata kunci: Adsorpsi, Air lindi, BOD, Serbuk kayu jati, Warna.
ABSTRACT
Leachate from landfill is waste water that has high pollutants. The high concentration of pollutants can have an impact on public health and ecosystem around the landfill. Therefore, leachate treatment must be done by using teak wood powder. Before being used as an adsorbent, bleaching treatment with H2O2 solution as a medium is required. The adsorbent method is carried out in the operation, this method is quite easy to be done and does not require high cost, so that it can be a solution to the technical and operational problems of conventional processing systems. The purpose of the research is to know the optimal absorption ability adsorbent teak wood powder in various variations in the ratio of material weight and volume (1:30 and 1:40) and adsorption contact time (0, 10, 20, 30, 45, 60, 90, and 150 minutes) to reduce BOD concentration and color on leachate. This research result showed, the optimum contact time and best ratio variation when adsorption to decrease BOD concentration is at 45 minutes at a ratio 1:30 with a 51% decrease in percentage, and for decreasing the color concentration of leachate at 30 minutes at a ratio of 1:30 with a 16% decrease in percentage.
PENDAHULUAN
TPA Bakung merupakan tempat pembuangan akhir yang menerima sampah dari seluruh tempat di kota Bandar Lampung dengan luas lahan 14,1 Ha. Sejak TPA ini didirikan pada tahun 1994, selalu mengalami peningkatan jumlah pemasukan sampah. Berdasarkan standar buangan sampah perkapita 3,25/liter/orang/hari, maka total produksi sampah yang dihasilkan di Kota Bandar Lampung adalah kurang lebih 1.180 ton/hari. Peningkatan jumlah timbulan sampah di Kota Bandar Lampung sendiri setiap harinya mencapai 750 – 3800 ton/hari atau sekitar 292.000 ton/tahun dengan kepadatan penduduk yang paling besar pada tahun 2017 mencapai 5.151 jiwa/km2. Jumlah sampah yang terangkut oleh Dinas Kebersihan dan Pertamanan Kota Bandar Lampung sekitar 700 m3/hari (560 ton/hari) menggunakan 96 armada truk yang dikerahkan oleh pemerintah Kota Bandar Lampung yang kemudian dibuang ke Tempat Pembuangan Akhir (TPA) Bakung dengan menggunakan teknologi open dumping, (Dinas Lingkungan Hidup Kota Bandar Lampung, 2017).
Jumlah sampah yang terus meningkat akan menimbulkan permasalahan utama yaitu volume yang besar di lokasi tempat pemrosesan akhir sampah berpotensi menghasilkan air lindi yang dapat mencemari lingkungan. Air lindi yang berasal dari timbunan sampah biasanya ditandai oleh kandungan asam lemak volatile dan rasio BOD dan COD yang tinggi. Kandungan bahan organik dalam air lindi tidak terbatas secara kuantitatif dan banyak di antaranya bersifat toksik. Hal ini karena air lindi mengandung berbagai jenis pencemar, antara lain logam berat, nilai BOD dan COD yang sangat tinggi yang berturut-turut mencapai sekitar 10.000 ppm dan 18.000 ppm (Tchobanoglous,1979).
Industri mebel di Indonesia menggunakan bahan kayu berkualitas tinggi seperti kayu jati. Banyak limbah serbuk gergaji kayu jati yang dihasilkan oleh industri furnitur dan belum banyak dimanfaatkan oleh masyarakat. Sedangkan serbuk gergaji kayu berpotensial sebagai bahan penyerap dalam air, sehingga bisa menjadi alternatif penyelesaian masalah pencemaran lingkungan. Kayu jati banyak terdapat di seluruh Pulau Jawa, Nusa
Tenggara Barat, Maluku dan Sumatera khususnya Lampung
Kayu jati memiliki kandungan yang sebagian besar terdiri dari selulosa (40- 50%), hemiselulosa (20-30%), lignin (20-30%) dan sejumlah kecil bahan-bahan anorganik, (Fengel dan Wegener, 1995) dan sejumlah kecil bahan-bahan anorganik. Kayu jati juga merupakan bahan berpori, sehingga memiliki sifat higroskopik atau mudah menyerap air. Air mudah terserap dan mengisi pori-pori tersebut (Wulandari, 2011). Kandungan selulosa yang cukup tinggi menjadikan limbah serbuk kayu jati layak digunakan sebagai media adsorpsi.
Secara umum, teknik-teknik untuk mengurangi kandungan BOD, COD, dan Warna ada bermacam-macam, salah satu diantaranya adalah adsorpsi. Adsorben yang sering digunakan diantaranya kulit kayu, selulosa, kitosan, kapas, dan katun. Selulosa, kulit kayu dan serbuk gergaji kayu telah dipelajari untuk mengetahui efektivitasnya dalam mengikat kandungan BOD, COD, Warna serta logam.
Menurut Mihelcic (1999) adsorpsi adalah proses fisika dan kimia yang dimana tertempelnya zat terlarut, terserap, terikat, serta terakumulasi di permukaan. Ada dua macam sistem untuk adsorpsi, sistem tersebut adalah adsorpsi secara batch dan secara kontinyu. Pada proses adsorpsi dikenal dua istilah, yakni adsorbat dan adsorben. Pada umumnya ada faktor-faktor yang berpengaruh pada proses adsorpsi adalah: luas permukaan adsorben, jenis dari adsorbat, struktur molekul adsorbat, konsentrasi dari adsorbat, temperatur, pH, kecepatan pengadukan saat adsorpsi (batch), dan waktu kontak, (Mirwan 2005).
Proses isolasi selulosa dari limbah serbuk kayu jati dapat dilakukan dengan metode bleaching. Bleaching merupakan proses yang dilakukan untuk pemutihan dan mendegradasi lignin yang tersisa dengan cara memutuskan rantai-rantai pendek lignin sehingga lignin mudah larut saat pencucian (Fengel dan Wegener, 1995). Untuk proses bleaching biasanya menggunakan bahan kimia yang reaktif. Akan tetapi yang tidak kalah penting, penggunaannya tidak menyebabkan kerusakan selulosa yang lebih besar dan pencemaran lingkungan. Bahan kimia yang umum digunakan dalam proses bleaching adalah jenis oksidator
dan alkali. Salah satu bahan yang dapat digunakan untuk proses bleaching yaitu larutan hidrogen peroksida H2O2.
Maka dari itu diperlukan penelitian untuk mencegah dampak negatifnya terhadap lingkungan dan menciptakan pengolahan yang ekonomis serta ramah lingkungan. Di antaranya ialah dengan memanfaatkan selulosa dalam serbuk kayu jati (Tectona Grandis L.f.) sebagai adsorben BOD dan Warna.
METODE PENELITIAN Penelitian ini dilakukan dalam 4 tahapan yakni:
1) Tahap Preparasi Bahan Baku
Dilakukan dengan melakukan blender terhadap limbah kayu jati terlebih dahulu agar didapatkan kayu jati berukuran kecil, kemudian diayak menggunakan ayakan berukuran 30 mesh.
2) Tahap Bleaching
Bahan kimia yang digunakan dalam proses bleaching adalah hidrogen peroksida (H2O2) dengan konsentrasi 3% dan rasio
berat bahan dan volume 1:10. Serbuk kayu jati direndam dengan larutan hidrogen peroksida sambil dipanaskan dan di aduk menggunakan magnetic stirrer, pada suhu 80oC selama 2 jam. Setelah itu disaring dengan menggunakan kertas saring. Kemudian dilakukan pengeringan dengan oven pada suhu 120oC, selama 2 jam.
Selanjutnya dilakukan pegujian FTIR terhadap serbuk kayu jati yang sudah dilakukan bleaching untuk mengetahui gugus fungsi yang ada pada serbuk kayu jati tersebut.
3) Tahap Pengambilan Sampel Air Lindi Pengambilan sampel air lindi dilakukan di Tempat Pembuangan Akhir Bakung, Bandar Lampung. Pengambilan sampel dilakukan dengan menggunakan teknik sesuai dengan SNI 6989.59:2008 tentang Metode Pengambilan Sampel Air Limbah. 4) Tahap Adsorpsi
Penelitian ini menggunakan variasi rasio berat bahan dan volume yaitu 1:30 dan 1:40, dengan waktu adsorpsi yang digunakan adalah 0 menit; 10 menit; 20 menit; 30 menit; 45 menit; 60 menit; 90 menit; dan 150 menit.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Tabel 1. Konsentrasi sampel air lindi sebelum di adsorpsi
Sampel diuji kadar konsentrasi BOD dan warna pada air lindi TPA Bakung. Dapat dilihat pada Tabel 1. Konsentrasi sampel air lindi sebelum di adsorpsi, kandungan BOD dan warna dalam air lindi telah melebihi baku mutu yang sudah ditetapkan berdasarkan Peraturan Menteri Lingkungan Hidup dan Kehutanan RI Nomor P.59/MENLHK/Setjen/kum.1/7/2016 tentang Baku Mutu Lindi Bagi Usaha dan/atau Kegiatan Tempat Pemrosesan Akhir Sampah, yaitu sebesar 150 mg/l sedangkan kadar konsentrasi pada air lindi TPA Bakung sebesar 178 mg/L.
Untuk kadar konsentrasi warna pada air lindi juga telah melebihi baku mutu yang sudah di tentukan yaitu menurut SNI M-03-1989-F tentang baku mutu air limbah buangan yang sudah ditetapkan, yaitu sebesar 500 TCU, sedangkan kadar konsentrasi warna pada air lindi TPA Bakung sebesar 2018 TCU.
Karakterisasi Serbuk Kayu Jati
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan mengenai isolasi selulosa serbuk kayu jati didapatkan hasil Uji FTIR yang dilakukan
memberikan hasil sebagai berikut
Gambar 1. Serbuk kayu jati sebelum dan sesudah
dilakukan bleaching.
Pada Gambar 1. terlihat bahwa di dalam serbuk kayu jati setelah di bleaching terdapat serapan yang lebar dengan intensitas yang cukup kuat pada bilangan gelombang 3332.24 cm-1 yang menunjukkan adanya gugus –OH, gugus
fungsional dari rantai selulosa merupakan gugus hidroksil, (Fatriasari, 2016). Serapan gugus C-H tampak terlihat pada bilangan gelombang 2907.32 cm, dibuktikan menurut Dachriyanus (2004) dalam buku Analisis Struktur Senyawa Organik, yang mana gugus senyawa organik ini merupakan kerangka pembangun struktur selulosa. Terdapat bilangan gelombang 2117.12 cm-1, menunjukkan adanya regangan yang menandakan terdapat ikatan gugus fungsi alkuna yang merupakan senyawa hidrokarbon pada selulosa, diperkuat oleh (Pangau, 2017) yang sudah melakukan penelitian Karakterisasi Bahan Selulosa Dengan Iradiasi Pretreatment Gelombang Mikro Terhadap Serbuk Kayu Cempaka Wasian. Hasil spektrum juga menunjukan adanya serapan yang cukup tajam dengan intensitas yang sedang pada bilangan gelombang 1237.47 cm-1, yang menunjukkan adanya gugus C-O, dan terdapat area puncak serapan dari regangan C-O-C tampak pada bilangan gelombang 1028.74 cm-1 yang overlap dengan puncak dari Si-O yang diduga adanya senyawa selulosa tampak. Gugus C-O-C merupakan struktur dari selulosa yang menjadi penyusun kayu, (Pari, 2011).
Penentuan Waktu Kontak Optimum dengan Rasio 1:30 dan 1:40 Terhadap Penurunan Konsentrasi BOD pada Air Lindi
Gambar 2. Grafik waktu kontak terhadap penurunan
konsentrasi BOD dengan rasio 1:30 dan 1:40. Adsorpsi air lindi oleh adsorben dari serbuk kayu jati dengan rasio berat bahan dan volume sebesar 1:30 pada variasi waktu kontak
0,10, 20, 30, 45, 60, 90, dan 150 menit mencapai waktu kontak optimum pada waktu kontak 45 menit dengan konsentrasi BOD sebesar 87 mg/l seperti ditunjukkan pada Gambar 2.
Hasil pengukuran konsentrasi nilai BOD setelah perlakuan adsorpsi dengan rasio berat bahan dan volume 1:40 pada kurva diatas menunjukkan presentase adsorpsi pada waktu kontak menit ke-0 hingga menit ke-10 tidak mengalami perubahan pada konsentrasi. Hal ini kemungkinan dapat terjadi karena adsorben belum berinteraksi dengan adsorbat secara maksimal. Pada menit ke- 20 hingga menit ke- 90, terjadi penaikan kinerja adsorpsi yang cukup signifikan pada konsentrasi BOD. Sehingga waktu optimal penurunan pada konsentrasi BOD, terjadi pada menit ke- 90 dengan konsentrasi akhir sebesar 117 mg/l. Kemudian pada menit selanjutnya yaitu menit ke- 150, adsorpsi sudah mengalami waktu jenuh. Sehingga kadar konsentrasi pada BOD konstan dan tidak terjadi penurunan kembali.
Dari hasil uji konsentrasi BOD pada masing-masing sampel air lindi dengan perbedaan perlakuan adsorpsi yaitu variasi rasio berat bahan dan volume 1:30 dan 1:40, terbukti bahwa adsorpsi paling baik jika di bandingkan, yaitu pada variasi rasio 1:30 dengan waktu kontak optimal dimenit ke 45.
Penentuan Waktu Kontak Optimum dengan Rasio 1:30 dan 1:40 Terhadap Penurunan Konsentrasi Warna pada Air Lindi
Gambar 3 Grafik waktu kontak terhadap penurunan
Kurva di atas pada grafik penurunan warna dengan rasio berat bahan dan volume sebesar 1:30 menunjukkan nilai konsentrasi warna yang masih belum memenuhi standar baku mutu air limbah yaitu berada di bawah 500 TCU, sedangkan konsentrasi akhir pada waktu optimal proses adsorpsi sebesar 1700 TCU pada menit ke-30. Pada proses adsorpsi dengan jenis rasio berat bahan dan volume 1:30 ini, tetap terlihat adanya penurunan konsentrasi warna pada sampel air lindi setelah dilakukan perlakuan adsorpsi. Dilihat pada konentrasi awal air lindi pada menit 0 hingga menit ke- 20 terjadi penurunan yang tidak begitu signifikan. Pada menit selanjutnya, terjadi peningkantan kinerja dari adsorpsi yang menunjukan penurunan konsentrasi pada warna sampel air lindi yang tadinya konsentrasi sebesar 1985 TCU turun pada menit ke- 30 hingga konsentrasi menjadi 1700 TCU. Setelah itu, proses adsorpsi sudah masuk kedalam masa kejenuhan.
Untuk kurva penurunan konsentrasi warna dengan rasio 1:40 terjadi penurunan terhadap konsentrasi warna pada air lindi. Pada menit ke-10 hingga menit ke-20 adanya sedikit penurunan konsentrasi pada sampel air lindi yang tadinya konsentrasi sebesar 2018 TCU turun menjadi 2000 TCU. Setelah adsorpsi menuju ke menit 30 hingga menit ke- 60, terjadi penurunan konsentrasi yang cukup besar dan signifikan dari angka 1998 TCU menjadi 1800 TCU. Untuk menit selanjutnya adsorpsi cenderung konstan, dan terjadi kenaikan konsentrasi kembali pada menit ke- 90 hingga menit ke- 150, yang menandakan penurunan kinerja dari adsorban. Penurunan tersebut disebabkan karena adanya interaksi adsorben dan adsorbat yang terlewat jenuh, artinya pori-pori telah terisi kontaminan yang mengakibatkan kinerja menurun (Arivoli, 2013). Sedangkan waktu yang dicapai pada kondisi optimum yaitu pada waktu menit ke- 60, dengan konsentrasi akhir sebesar 1700 TCU.
Jika dibandingkan, pada hasil uji konsentrasi warna pada masing-masing sampel air lindi dengan perbedaan perlakuan adsorpsi yaitu variasi rasio berat bahan dan volume 1:30 dan 1:40, terbukti bahwa waktu optimal adsorpsi paling baik terjadi pada variasi rasio berat bahan dan volume 1:30. Akan tetapi, jika dibandingkan dengan hasil optimal konsentrasi akhir pada rasio 1:30 dan 1:40 terlihat tidak terdapat perbedaan.
Pada masing-masing konsentrasi akhir yang didapat, sama-sama berada di angka 1700 TCU.
KESIMPULAN
1) Waktu optimal adsorpsi dengan media serbuk kayu jati dari variasi waktu dalam proses penurunan konsentrasi BOD pada air lindi adalah pada waktu kontak optimal dimenit ke-45. Sedangkan waktu optimal adsorpsi dengan media serbuk kayu jati dari variasi waktu dalam proses penurunan konsentrasi warna pada air lindi adalah pada waktu kontak optimal dimenit ke-30.
2) Rasio terbaik dari variasi rasio dalam proses adsorpsi air lindi dengan kayu jati dalam proses penurunan konsentrasi BOD dan warna pada air lindi adalah pada rasio 1:30.
DAFTAR PUSTAKA
Dachriyanus. 2004. Analisis Struktur Senyawa Organik Secara Spektroskopi. Padang: Lembaga Pengembangan Teknologi Informasi dan Komunikasi (LPTIK) Universitas Andalas.
Dinas Lingkungan Hidup Kota Bandar
Lampung, 2017, Pengelolaan TPA
Bakung.
DLH
Kota
Bandar
Lampung.
Fatriasari, W., W.Syafii, N. Wistara,
K.Syamsul dan B.Prasetya. 2016. Lignin and cellulose changes of betung bamboo (Dendrocalamus asper) pretreated microwave heating. International Journal on Advanced Science Engineering Information Technology
Fengel, D., Wegener, G. (1995). Kayu,
Kimia, Ultrastruktur, Reaksi-reaksi. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.
Mihelcic, J.R. et al. 1999. Fundamental of Enviromental Engineering. John Wiley & Sons,Inc.
Mirwan, M. 2005. Daur Ulang Limbah Hasil Industri Gula (Ampas Tebu/ Bagasse) Dengan Proses Karbonisasi Sebagai Arang Aktif. Jurnal Rekayasa Perencanaan. Vol. 1
Pangau, J. R., Sangian, H. F., & Lumi, B. M. 2017. Karakterisasi Bahan Selulosa Dengan Iradiasi Pretreatment Gelombang Mikro Terhadap Serbuk Kayu Cempaka Wasian. JURNAL MIPA UNSRAT.
Pari, G. 2011. Pengaruh Selulosa Terhadap Struktur Karbon. Pusat Litbang Keteknikan Kehutanan dan Pengolahan hasil Hutan.
Tchobanoglous, George. and Rolf Eliassen. 1979. Wastewater Engineering: Treatment, Disposal, Reuse. New York: MCGraw-Hill Book Company.
Wulandari, Indrarini Feny. 2011, Pengaruh Penambahan Serbuk Gergaji Kayu Jati (Tectona Grandits L.f), Pada Paduan Tanah Liat Abu Sampah Terhadap Kualitas Batu Bata Merah di Kabupaten Karang anyar. Dalam Skripsi: FMIPA, UNS.
