TESIS
Oleh :
WIZNI FADHILLAH 147001008/MAET
PROGRAM MAGISTER AGROTEKNOLOGI FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2018
TESIS
Oleh
WIZNI FADHILLAH 147001008/MAET
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Magister Dalam Program Magister Agroteknologi Pada Fakultas Pertanian
Universitas Sumatera Utara
PROGRAM MAGISTER AGROTEKNOLOGI FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2018
KADAR PENCEMAR LIMBAH CAIR INDUSTRI TAHU
Nama Mahasiswi : Wizni Fadhillah Nomor Pokok : 147001008
Program Studi : Magister Agroteknologi
Menyetujui, Komisi Pembimbing
(Prof.Ir. Edison Purba, Ph.D.) (Dr. Deni Elfiati,S.P,M.P.) Ketua Anggota
Ketua Program Studi, Dekan,
(Prof. Ir. Edison Purba, Ph D.) (Dr. Ir. Hasanuddin, M.S.)
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Prof. Ir. Edison Purba. Ph.D.
Anggota : 1. Dr. Deni Elfiati, SP, MP.
2. Prof.Ir. Asmarlaily Sahar, MS.DAA.
3. Dr. Delviaa, SP, MP.
(Eichornia crassipes), MELATI AIR (Echinodorus paleafolius) DAN SELADA AIR (Pistia stratiotes L) TERHADAP PENURUNAN KADAR
PENCEMAR LIMBAH CAIR INDUSTRI TAHU”
Dengan ini penulis menyatakan bahwa Tesis ini disusun sebagai syarat untuk memperoleh gelar Magister Agroteknologi pada Program Studi Magister Agroteknologi Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara adalah benar merupakan hasil karya penulis sendiri.
Adapun pengutipan-pengutipan yang penulis lakukan pada bagian-bagian tertentu dari hasil karya orang lain dalam penulisan Tesis ini, telah penulis cantumkan sumbernya secara jelas sesuai dengan norma, kaidah, dan etika penulisan ilmiah.
Apabila di kemudian hari ternyata seluruh atau sebagian Tesis ini bukan hasil karya penulis sendiri atau adanya plagiat dalam bagian-bagian tertentu, penulis bersedia menerima sanksi pencabutan gelar akademik yeng penulis sandang dan sanksi-sanksi lainnya sesuai dengan peraturan perundangan yang berlaku.
Medan, Desember 2017 Penulis,
Wizni Fadhillah
stratiotes L.) Against Decreasing Level of Poisonous Liquid Wastewater Reciprocation Guided by EDISON PURBA AND DENI ELFIATI
Tofu made from soy is a traditional food for most Indonesian people. The tofu industry throughout Indonesia still uses simple technology, so that water and raw material efficiency is still low and the level of waste production is also high. The human resources involved are generally relatively low-educated, and do not perform waste treatment. Locations in the middle of settlements create problems with local communities. Waste water pollution with low dissolved oxygen content, water becomes dirty, and odor. The purpose of the research is to improve the quality of liquid waste water by looking at the role of test plants (water hyacinth, water jasmine and lettuce water by phytoremediation process in lowering pollutant level, held at Greenhouse Faculty of Agriculture, University of Sumatera Utara Medan from July 2016 until April 2017 , using factorial randomized block design with 2 factors of treatment ie tofu waste with three levels; L0 (control / clean water), L1 (25% concentration waste) and L2 (50% concentration waste), plant species with 4 levels; T0 (control / without plant), T1 (water hyacinth), T2 (water jasmine) and T3 (lettuce water). The parameters observed were BOD (mg / L), COD (mg / L), TSS (mg / L), NH3N (mg / L), pH, waste, odor and dry weight (grams). The results showed that the three test plants could be used for phytoremediation process, tofu waste, 25% waste concentration with the best lettuce water in reducing the pollutant level of tofu waste.
Keywords: tofu liquid waste, aquatic plants, phytoremediation, contaminants
(Pistia stratiotes L.) Terhadap Penurunan Kadar Pencemar Limbah Cair Industri Tahu dibimbing oleh EDISON PURBA DAN DENI ELFIATI.
Tahu terbuat dari kedelai merupakan makanan tradisional bagi kebanyakan masyarakat Indonesia. Industri tahu yang berada diseluruh wilayah Indonesia masih menggunakan teknologi sederhana, sehingga efisiensi air dan bahan baku masih rendah dan tingkat produksi limbah juga tinggi. Sumber daya manusia yang terlibat umumnya berpendidikan relatif rendah, dan tidak melakukan pengolahan limbah. Lokasi yang berada ditengah permukiman menciptakan masalah dengan masyarakat setempat. Polusi air limbah dengan kadar oksigen terlarut rendah, air menjadi kotor, dan berbau. Tujuan dari penelitian adalah Meningkatkan kualitas air limbah cair tahu dengan melihat peran tanaman uji (eceng gondok, melati air dan selada air) dengan proses fitoremediasi dalam menurunkan kadar pencemar, dilaksanakan di Rumah Kaca Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara Medan dari bulan Juli 2016 sampai April 2017, menggunakan rancangan acak kelompok faktorial dengan 2 faktor perlakuan yakni limbah tahu dengan tiga taraf; L0 (kontrol/ air bersih), L1 (limbah konsentrasi 25%) dan L2 (limbah konsentrasi 50%), jenis tanaman dengan 4 taraf; T0 (kontrol/ tanpa tanaman), T1 (eceng gondok), T2( melati air) dan T3(selada air). Parameter yang diamati adalah kadar BOD (mg/L), COD (mg/L), TSS (mg/L), NH3N (mg/L), pH, warna limbah, bau limbah dan bobot kering tanaman (gram). Hasil penelitian menunjukkkan bahwa ketiga tanaman uji dapat digunakan untuk proses fitoremediasi limbah tahu, konsentrasi limbah 25% dengan tanaman selada air yang paling baik dalam menurunkan kadar pencemar limbah tahu.
Kata kunci : limbah cair tahu, tanaman air , fitoremediasi, pencemar
Almarhum H. Ali Arifin Marpaung , B.A. dan Ibu Almarhumah Hj.Lennie Yunus.
Pendidikan Formal penulis : SD (Taman Muda) Taman Siswa Binjai (1974- 1980), SMP N 1 Binjai (1980- 1983), SMA N 1 Binjai (1983- 1986) dan pada tahun yang sama masuk ke Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara melalui jalur PMDK (Penelusuran Minat Dan Kemampuan), penulis memilih program studi Hama Penyakit Tanaman (HPT).Tahun 1991 lulus Sarjana (S1) dari Universitas Sumatera Utara Fakultas Pertanian dengan gelar Ir (Insinyur pertanian). Pada awal tahun 1995 penulis pernah bekerja di Lembaga Pendidikan Perkebunan (LPP) Medan hingga akhir tahun 1995. Pada tahun 2014 penulis masuk Fakultas Pertanian dengan Program Studi Magister Agroteknologi di Universitas Sumatera Utara.
Selama melakukan penelitian dan penulisan tesis ini, penulis banyak memperoleh bantuan moril dan materil dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terimakasih yang tulus kepada :
1. Bapak Prof. Ir. Edison Purba,Ph.D. selaku Ketua Komisi Pembimbing yang telah membimbing dan mengarahkan penulis dalam penulisan tesis.
2. Ibu Dr. Deni Elfiati, SP, MP, selaku Anggota Komisi Pembimbing yang telah membimbing dan mengarahkan penulis dalam penulisan tesis.
3. Ibu Prof. Dr. Ir. Asmarlaily Sahar, MS, DAA dan Bapak Dr. Delvian, SP, MP selaku Komisi Pembanding/Penguji atas saran dan kritik yang diberikan.
4. Ayahanda penulis, Almarhum H.Ali Arifin Marpaung ,BA dan Almarhumah Ibunda Hj. Lennie Yunus yang telah berjuang membesarkan, merawat, dan mendidik penulis .
5. Bapak Rusdiawan, S.sos, suami penulis, yang selalu memberi doa, semangat, motivasi, bantuan moril dan materil sehingga tesis ini terselesaikan.
6. Ketiga anak tercinta , Ezza Chairurrizqie, SE.,Ezzie Fadhlirridho dan Elsha Qarinamira yang selalu memberikan doa, dukungan, bantuan serta memberi motivasi dalam pengerjaan tesis ini.
7. Seluruh staf pengajar dan pegawai di Program Studi Magister Agroteknologi, telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan tesis ini.
8. Teman-Teman Program Studi Agrotehnologi, khususnya Angkatan 2014 yang tak bisa di sebutkan satu persatu, dan Ida Rumia Manurung yang telah banyak membantu penulis. Terima kasih untuk persahabatan yang selalu menguatkan dan memotivasi.
9. Serta semua pihak yang telah membantu terlaksananya penelitian,yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu yang juga sudah memberikan dukungan
terutama bagi penulis serta bagi pihak yang membutuhkan.
Medan, Desember 2017
Penulis
KATA PENGANTAR ... v
DAFTAR ISI ... vii
DAFTAR TABEL ... viii
DAFTAR GAMBAR ... x
DAFTAR LAMPIRAN ... xii
BAB I PENDAHULUAN ... Latar Belakang ... …...1
Perumusan Masalah ... …...4
Tujuan Penelitian ... .…..4
Hipotesis ... …...4
Kegunaan ... …...5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... …...6
Limbah Cair ... …...6
Sumber Limbah Cair ... …...6
Komposisi Air Limbah ... …...6
Proses Pebuatan Tahu ... …...7
Limbah Cair Industri Tahu ... …...7
Eceng Gondok (Eichornia crassipes) ... ….19
Melati Air (Echinodorus paleafolius) ... ….22
Selada air,Apu- apu, kayu apu (Pistia stratiotes) ... ….25
Mekanisme Penyerapan Limbah Organik ... ….26
BAB III BAHAN DAN METODE ... ….30
Tempat dan Waktu Penelitian ... ….30
Bahan dan Alat ... ….30
Metode Penelitian ... ….30
Penelitian Pendahuluan ... ….32
Pelaksanaan Penelitian ... ….32
Parameter Yang Diamati ... ….34
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... ….37
Hasil……….….. 37
Kualitas Air Limbah Tahu Sebelum Fitoremediasi ... ….37
Kualitas Air Limbah Tahu Setelah Fitoremediasi………..………... 38
BOD (Biochemical Oxygen Demand ………..…… 38
COD (Chemical Oxygen Demand) ... ….40
TSS (Total Suspended Solid) ... ….42
NH3N (Amonia Total) ... ….44
pH (Tingkat Keasaman) ... ….45
TSS (Total Suspenden solid) ……….…… 55
NH3N (Amonia Total) ……….…..… 57
pH (Keasaman)……….. 58
Analisa Uji T………. . 60
Warna Air Limbah Tahu ……….. 61
Bau Limbah Cair Tahu ………... ....…. 61
Biomassa Tanaman ………... .62
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... ….65
Kesimpulan ... ….65
Saran ... ….65
DAFTAR PUSTAKA ... ….66
1. Standart Baku Mutu Limbah Cair Tahu………. 17
2. Karakteristik Limbah Cair Tahu……… . . 18
3. Defenisi cara pengukuran limbah cair tahu ……….. . 35
4. Kategori bau limbah cair tahu ……… ………. 36
5. Kualitas Awal Limbah Cair Tahu……… ……… 37
6. Kadar BOD (mg/l) pada konsentrasi limbah dan Fitoremediator dengan durasi waktu 5 hari, 15 hari dan 30 hari setelah tanam….. … . 38
7. Persentse Penurunan Kadar BOD……….…. . 39
8. Hasil Analisa BOD Dengan Uji T………. 40
9. Kadar COD (mg/l) pada konsentrasi limbah dan Fitoremediator dengan durasi waktu 5 hari, 15 hari dan 30 hari setelah tanam…… … 41
10. Persentase Penurunan Kadar COD (%))... 41
11. Hasil Analisa COD (mg/L) Dengan Uji T………... 42
12. Kadar TSS (mg/l) pada konsentrasi limbah dan Fitoremediator dengan durasi waktu 5 hari, 15 hari dan 30 hari setelah tanam… . 42
13. Persentase Penurunan Kadar TSS (%)……… …….…… .43
14. Hasil Analisa TSS dengan Uji T………. ……….…….. 43
15. Kadar NH3N (mg/l) pada konsentrasi limbah dan Fitoremediator dengan durasi waktu 5 hari, 15 hari dan 30 hari setelah tanam... 44
16. Persentase Penurunan Kadar NH3-N (mg/L) ... 45
17. Hasil Analisa NH3N (mg/L) dengan Uji T ... . 45
20. Analisa Nilai pH Limbah Dengan Uji T ... ….47
21. Hasil Pengamatan Perubahan Warna pada limbah Cair Tahu ……… . 47
22. Hasil Pengamatan Perubahan Warna Limbah Cair Tahu ... ….48
23. Hasil Pengamatan Bau Limbah Cair Tahu……… .49
24. Persentase Penambahan Bobot Kering (gram) Tanaman……… 50
25. Persentase Kadar Pencemar Limbah (%) ……… 51
1. Diagram pengelompokan bahan yang terkandung di dalam limbah.… … 7
2. Limbah Cair Tahu ... 8
3. Eceng gondok (E. crassipes) ... 20
4. Melati air (E.paleafolius) ... 22
5. Selada Air (Pistia stratiotes L). ... 25
6. Bobot Kering Tanaman ... 50
1. Data Pengamatan Kadar BOD (mg/l) 5 hari setelah tanam ... 74
2. Sidik Ragam Kadar BOD (mg/l) 5 hari setelah tanam... 74
3. Data Pengamatan Kadar BOD (mg/l) 15 hari setelah tanam ... 75
4. Sidik Ragam Kadar BOD (mg/l) 15 hari setelah tanam... 75
5. Data Pengamatan Kadar BOD (mg/l) 30 hari setelah tanam……… 76
6. Data Transformasi √X + 0.5 Kadar BOD (mg/l) 30 hari setelah tanam… 76
7. Sidik Ragam Kadar BOD (mg/l) 30 hari setelah tanam……… 77
8. Data Pengamatan Kadar COD (mg/l) 5 hari setelah tanam……….. 77
9. Data Pengamantan Transformasi √X + 0.5 Kadar COD setelah 5 hari .... 78
10. Sidik Ragam Kadar COD (mg/l) setelah 5 hari setelah tanam. ... 78
11. Data Pengamatan Kadar COD (mg/l) 15 hari setelah tanam. ... 79
12. Data Transformasi √X + 0.5 Kadar COD (mg/l) setelah 15 hari……….. 79
13. Sidik Ragam Kadar COD (mg/l) setelah 15 hari setelah tanam ... 80
14. Data Pengamatan Kadar COD (mg/l) 30 hari setelah tanam. Kecambah ... 80
15. Data Transformasi √X + 0.5 Kadar COD (mg/l) setelah 30 hari. ... 81
16. Sidik Ragam Kadar COD (mg/l) setelah 30 hari setelah tanam ... 81
17. Data Pengamatan Kadar TSS(mg/l) 5 hari setelah tanam ... 82
18. Data Transformasi √X + 0.5 Kadar TSS (mg/l) setelah 5 hari ... 82
19. Sidik Ragam Kadar TSS (mg/l) setelah 5 hari setelah tanam. ... 83
23. Data Transformasi √X + 0.5 Kadar TSS (mg/l) setelah 30 hari………...85
24. Sidik Ragam Kadar TSS (mg/l) 30 hari setelah tanam. ... 85
25. Data Pengamatan Kadar NH3N (mg/l) 5 hari setelah tanam……….86
26. Sidik Ragam Kadar NH3N (mg/l) 5 hari setelah tanam……… 86
27. Data Pengamatan Kadar NH3N (mg/l) 15 hari setelah tanam………..87
28. Data Transformasi √X + 0.5 Kadar NH3N (mg/l) setelah 15 hari…………87
29. Sidik Ragam Kadar NH3N (mg/l) 15 hari setelah tanam………. .88
30. Data Pengamatan Kadar NH3N (mg/l) 30 hari setelah tanam……… 88
31. Data Transformasi √X + 0.5 Kadar NH3N (mg/l) setelah 30 hari………… 89
32. Sidik Ragam Kadar NH3N (mg/l) 30 hari setelah tanam………. 89
33. Data Pengamatan Nilai pH 5 hari setelah tanam……….. 90
34. Sidik Ragam Kadar Nilai pH 5 hari setelah tanam………. 90
35. Data Pengamatan Nilai pH 15 hari setelah tanam………. 91
36. . Sidik Ragam Nilai pH 15 hari setelah tanam………. 91
37. Data Pengamatan Nilai pH 30 hari setelah tanam………. 92
38. Sidik Ragam Nilai pH 30 hari setelah tanam……… 92
39. Data Temperatur Rumah Kaca hari ke- 0 – hari ke-30………. 93
42. Dokumentasi Penelitian……… 96
BAB I
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Usaha yang didirikan dalam rangka pengembangan kegiatan di bidang pangan seperti industri tahu mempunyai dampak positif dan negatif bagi lingkungan. Dampak positif berupa pemenuhan kebutuhan masyarakat akan sumber pangan sedangkan dampak negatif dari industri tahu berupa limbah buangan yang menimbulkan masalah pencemaran sehingga merusak lingkungan (Rossiana, 2006).
Air limbah adalah sisa dari suatu usaha atau kegiatan yang berwujud cair. Salah satu kegiatan yang menghasilkan air limbah adalah industri tahu.
Hasil sampingan dari industri tahu berupa air limbah dan limbah padat berupa ampas. Air limbah tahu memiliki kandungan BOD 5643-6870 mg/l,COD 6870- 10.500 mg/l dengan pH 3-4. Kandungan air limbah tahu tersebut mencemari lingkungan karena melebihi baku mutu masing-masing BOD 150 mg/l, COD 300 mg/l, dan pH 6-9 (Fithriyah, 2011).
Air limbah atau limbah cair yang dihasilkan oleh industri pembuatan tahu adalah cairan kental yang terpisah dari gumpalan tahu yang disebut air dadih.
Limbah cair mengandung padatan tersuspensi maupun terlarut, yang mengalami perubahan fisik, kimia, dan hayati menghasilkan zat beracun atau menciptakan media untuk tumbuhnya kuman (Astuti et al, 2007).
Hampir semua limbah cair dari industri tahu rumahan di Daerah Kota Medan dibuang melalui selokan atau parit tanpa diolah atau diencerkan
terlebih dahulu. Limbah yang tidak dikelola dengan baik tentu akan mencemari tanah dan air di sekitarnya. Limbah akan berubah warna menjadi coklat kehitaman dan berbau busuk (Astuti et al, 2007).
Bau busuk ini akan mengakibatkan gangguan pernafasan. Apabila limbah ini dialirkan ke sungai maka akan mencemari sungai dan bila masih digunakan maka akan menimbulkan penyakit gatal, diare, dan mual (Algadrie, 2002).
Permasalahan ini sangat mendesak untuk diatasi. Salah satu cara mengurangi bahan kimia yang ada di dalam limbah cair adalah dengan fitoremediasi (Safitri, 2009). Efek fitoremediasi optimal untuk memperbaiki kualitas limbah cair terjadi pada percobaan yang telah dilakukan dengan menggunakan empat jenis tanaman air, yaitu mendong (Iris sibirica), teratai (Nymphaea firecrest), kiambang (Spirodella polyrrhiza) dan hidrilla (Hydrilla verticillata) (Yusuf, 2008).
Fitoremediasi yang merupakan cara pengolahan limbah terbaru, lebih murah, ekonomis serta ramah lingkungan (Dordio dan Carvalho, 2011).
Menurut Singh dan Jain (2003), fitoremediasi adalah pemanfaatan tumbuhan hijau khususnya tumbuhan air yang bekerjasama dengan mikrobiota, enzim, konsumsi air, perubahan tanah, dan teknik agronomi untuk menghilangkan, memuat, atau menetralkan kontaminan berbahaya dari lingkungan seperti logam berat, pestisida, xenobiotik, senyawa organik, polutan aromatik beracun, drainase pertambangan yang asam (Suresh dan Ravishankar, 2004).
Ditinjau dari permasalahan di atas, penulis mencoba melakukan penelitian dengan memanfaatkan sumberdaya yang ada di sekitar industri tahu di Kota
Medan yaitu menggunakan berbagai jenis tumbuhan air eceng gondok (E.crassipes), melati air (E. paleafolius) dan selada air (P. stratiotes L) untuk meminimalisir pencemaran perairan yang terjadi akibat limbah cair tahu yang langsung dibuang ke badan air tanpa pengolahan terlebih dahulu. Metode fitoremediasi terbilang mudah, murah, dan efisien bila diaplikasikan oleh industri skala kecil dan menengah.
Tumbuhan eceng gondok (E. crassipes) dapat menyerap unsur hara baik dalam bentuk senyawa organik maupun anorganik yang terdapat pada limbah.
Eceng gondok peka terhadap keadaan unsur hara yang kurang mencukupi tetapi respon terhadap konsentrasi unsur hara yang tinggi (Gumelar, 2015). Akar serabut eceng gondok penuh dengan bulu akar. Bulu-bulu akar berfungsi sebagai pegangan atau jangkar, dan sebagian besar berguna untuk mengabsorbsi zat-zat makanan dalam air (Sriyana, 2006).
Melati air (E. palaefolius) selain sebagai tumbuhan hias juga berfungsi sebagai penurun kadar limbah yang ada, memiliki kemampuan secara umum untuk menetralisir komponen-komponen tertentu di dalam perairan, dan hal tersebut sangat bermanfaat dalam proses pengolahan limbah cair (Padmaningrum et al, 2014). Yusuf, (2008) mengemukakan bahwa penataan tanaman air yang berfungsi sebagai saringan hidup bagi limbah cair dan berkemampuan untuk menyaring bahan-bahan yang larut di dalam limbah cair.
Tumbuhan selada air (P. stratiotes L) dipilih karena tanaman ini mudah untuk didapat dan dibudidayakan. Selain dapat hidup pada lingkungan dengan air tergenang selada air mempunyai kemampuan dalam menurunkan kandungan pencemar dalam air limbah sampai dengan 90% (Sari, 1999 dan Damayanti et al
2004). Pemanfaatan selada air dalam pengolahan air limbah dapat menurunkan kandungan logam sebesar 96,73% (Irawan, 2010), prosentase penurunan COD sebesar 64,7% (Sari, 1999).
Perumusan Masalah
Pencemaran akibat limbah cair industri tahu berupa rusaknya lingkungan perairan dengan kadar oksigen terlarut rendah, air menjadi kotor dan bau yang menyengat diharap terselesaikan dengan fitoremediasi, yaitu memanfaatkan tumbuhan air eceng gondok (E. crassipes), melati air (E. paleafolius) dan selada air (P. stratiotes) sehingga menurunkan kadar pencemar, meningkatkan kualitas limbah sehingga limbah tahu layak untuk dibuang ke badan air.
Tujuan Penelitian
1. Mempelajari pengaruh jenis tanaman uji (eceng gondok, melati air dan kayu apu) terhadap penurunan kadar pencemar limbah cair tahu.
2. Mempelajari pengaruh konsentrasi limbah terhadap penurunan kadar pencemar limbah cair tahu dalam meningkatkan kualitas air limbah.
3. Mempelajari pengaruh interaksi antara jenis tanaman uji (eceng gondok, melati air dan kayu apu) dengan konsentrasi limbah pada proses fitoremediasi dalam menurunkan kadar pencemar limbah cair tahu.
Hipotesis
1. Jenis tanaman uji (eceng gondok, melati air dan selada air) berpengaruh terhadap penurunan kadar pencemar limbah cair tahu dalam proses fitoremediasi.
2. Konsentrasi limbah berpengaruh terhadap penurunan kadar pencemar limbah cair tahu.
3. Interaksi antara jenis tanaman uji (eceng gondok, melati air dan selada air ) dan konsentrasi limbah berpengaruh terhadap penurunan kadar pencemar limbah cair tahu.
Kegunaan
1. Sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Program Magister Agroteknologi pada Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara Medan.
2. Sebagai bahan masukan, informasi dan bahan pertimbangan bagi ilmu pengetahuan dan tehnologi dalam melakukan kajian tentang pemanfaatan tumbuhan air eceng gondok (E. crassipes), melati air (E.paleafolius) dan selada air (P. stratiotes) untuk mengurangi kadar pencemar di lingkungan sekitar industri tahu.
3. Membantu industri kecil yang ingin membuat sarana pengolah limbah yang sederhana dan murah, khususnya industri yang letaknya terpisah dari sentra industri, dipinggir kali, dan jauh dari fasilitas pengolah limbah.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Limbah Cair
Air limbah (waste water) adalah air buangan dari masyarakat, rumah tangga, industri, air tanah, air permukaan serta buangan lainnya (Kaswinarni, 2007). Di dalam limbah cair terkandung zat-zat pencemar dengan konsentrasi tertentu yang bila dimasukkan ke bahan air dapat mengubah kualitas airnya.
Kualitas air merupakan pencerminan kandungan konsentrasi makhluk hidup, energi, zat-zat, atau komponen lain yang ada dalam air. Limbah cair mempunyai efek negatif bagi lingkungan karena mengandung zat-zat beracun yang mengganggu keseimbangan lingkungan dan kehidupan makhluk hidup yang terdapat di dalamnya (Artiyani, 2011).
Sumber Limbah Cair
Air limbah merupakan kotoran dari rumah tangga, industri, air permukaan serta air permukaan lainnya. Air buangan ini bersifat kotor pada umumnya Sumber limbah cair terdiri dari dua sumber yaitu sumber domestik (rumah tangga), meliputi permukiman, kota, pasar, jalan, dan sumber non-domestik (industri, pertanian, peternakan, dan sumber-sumber lainnya) (Nurtiyani, 2000).
Komposisi Air Limbah
Sesuai dengan sumber asalnya, maka air limbah mempunyai komposisi yang sangat bervariasi dari setiap tempat dan setiap waktu. Akan tetapi secara garis besar zat-zat yang terdapat dalam air limbah dapat dikelompokkan
seperti gambar 1.
Air Limbah
Air (90%) Bahan Padat 0,1%
Organik An Organik
- Protein (65%) - Butiran - Karbohidrat (25%) - Garam - Lemak (10%) - Metal
Gambar 1. Diagram pengelompokan bahan yang terkandung di dalam limbah (Taufik et al, 2008)
Proses Pembuatan Tahu
Tahu diperoleh melalui proses pengumpalan (pengendapan) protein susu kedelai, bahan yang digunakan adalah batu tahu (CaSO4), Asam cuka (CH3COOH) dan MgSO4, tujuan penambahan asam cuka dalam proses pembuatan tahu untuk mengembangkan pati, membuat tahu semakin padat, dan mempersatukan pati. gumpalan tahu pada tahap proses penggumpalan dan penyaringan yang disebut air dadih atau whey (Bahri, 2006).
Limbah Cair Industri Tahu
Irawan (2010) mengatakan bahwa limbah atau polutan adalah sisa atau bahan buangan dari suatu usaha atau kegiatan. Jadi limbah industri adalah hasil buangan yang kehadirannya pada suatu saat dan tempat tertentu tidak dikehendaki lingkungan karena tidak memiliki nilai ekonomi. Air limbah tahu adalah air buangan yang merupakan air limbah yang sudah tidak dapat
kesehatan manusia merugikan ekonomi, merusak atau membunuh kehidupan dalam air dan dapat merusak keindahan (Taufik et al, 2008).
Secara umum proses pembuatan tahu meliputi, perendaman, penggilingan, pemasakan, penyaringan, pengumpalan, pencetakan/pengerasan dan pemotongan (Fatha, 2007). Bahan baku tahu adalah kedelai, asam cuka (CH3COOH), dan air.
Kandungan protein dalam kedelai dan asam cuka yang ditambahkan dalam proses pembuatan tahu akan menyebabkan limbah cair tahu mengeluarkan bau yang tidak diinginkan (Purnama, 2007 dan Ratnani, 2011).
Limbah cair tahu masih dapat dimanfaatkan untuk beberapa keperluan misalnya: bahan penggumpal tahu untuk periode berikutnya, bahan minuman ternak, bahan pupuk tanaman, bahan campuran pakan lele, bahan pembuatan nata de soya, asam cuka, dan lahan penanaman eceng gondok (Algadrie, 2002).
Limbah cair tahu (Gambar 2), mengandung senyawa organik yang tinggi dan sedikit mengandung senyawa anorganik. Faktor yang menjadi penyebab air buangan industri tahu bersifat mencemari lingkungan yaitu karena adanya faktor fisika, kimia dan biologi.
Gambar 2. Limbah Cair Tahu
Faktor kimia meliputi kandungan bahan organik yang tinggi, tidak adanya kandungan O2 terlarut dan pH yang rendah. Faktor fisika meliputi suhu yang
tinggi, warna yang keruh dan kandungan zat tersuspensi yang tinggi. Faktor fisiologis meliputi timbulnya bau yang kurang sedap akibat terjadinya proses pembusukan selama air buangan mengalir ke perairan, dan faktor biologi yaitu timbulnya mikroorganisme yang lebih kompleks sebagai hasil proses pembusukan sehingga merupakan sumber bibit penyakit (Kaswinarni, 2007).
Penurunan yang melewati ambang batas akan mengakibatkan biota air lain kekurangan oksigen. Ketika oksigen terlarut tidak tersedia lagi, peruraian zat organik dilakukan oleh mikroorganisme anaerob yang mengeluarkan gas asam sulfide (H2S) dan gas metana (CH4) yang berbau seperti telur busuk (Algadrie, 2002)
Tingginya konsentrasi zat organik dalam limbah cair tahu termasuk kandungan amoniak akan menyebabkan terjadi penurunan kandungan oksigen dalam air sehingga kebutuhan oksigen biologi dan kebutuhan oksigen kimia dalam perairan tinggi (Algadrie, 2002 dan Aulia, 2017), menyebutkan beberapa metoda yang sering dipakai untuk mengukur besarnya pencemaran bahan organik terhadap lingkungan air adalah mengukur BOD (Biochemical Oxygen Demand), Chemical Oxygen Demand (COD) dan Total Suspended Solid (TSS).
Air buangan industri tahu kualitasnya bergantung pada proses yang digunakan. Apabila air prosesnya baik, maka kandungan bahan organik pada air buangannya biasanya rendah (Taufik et al, 2008). Komponen terbesar dari limbah cair tahu adalah protein (N total) sebesar 226,06-434,78 mg/l, sehingga masuknya limbah cair tahu ke lingkungan akan meningkatkan total nitrogen di perairan tersebut. Gas-gas yang biasa ditemukan dalam limbah tahu adalah gas nitrogen (N), Oksigen (O2), hidrogen sulfida (H2S), amonia (NH3), karbondioksida (CO2),
dan metana (CH4).Gas-gas tersebut berasal dari dekomposisi bahan-bahan organik yang terdapat di dalam air buangan (Sari, 1999).
Limbah cair industri tahu termasuk dalam limbah biodegradable yaitu limbah yang dapat diuraikan oleh mikroorganisme, untuk menguraikan bahan- bahan organik tersebut mikroorganisme memerlukan oksigen dalam jumlah tertentu, kebutuhan oksigen inilah yang dinamakan Biochemical Oxygen Demand (BOD) (Albalawneh, 2016 dan Kumar et al, 2010). Pemecahan bahan organik diartikan bahwa bahan organik ini digunakan oleh organisme sebagai bahan makanan dan energinya diperoleh dari proses oksidasi (Alaerts dan Santika, 1987).
Biochemical Oxygen Demand (BOD), parameter yang dapat menentukan
jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh suatu mikroorganisme yang ada dalam air buangan pada periode tertentu (pada umumnya 5 hari pada suhu 200C) untuk mengoksidasi hampir semua zat organik yang terlarut dan sebagian zat-zat organik yang tersuspensi. BOD yang tinggi dapat menyebabkan bau busuk dan mematikan hewan air (Fitri, 2016).
Adapun beberapa gangguan yang sering terdapat pada analisa BOD yaitu nitrifikasi, zat-zat beracun, masuknya udara dalam botol analisa, kekurangan nutrient dan jumlah bakteri yang tidak tercukupi dalam proses analisa atau kebutuhan oksigen biologis adalah jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh mikroorganisme di dalam air lingkungan untuk memecah (mendegradasi) bahan buangan organik yang ada di dalam air lingkungan (Irawan, 2010).
Peningkatan BOD merupakan penunjuk adanya penurunan kandungan oksigen pengurai dan meningkatnya laju penguraian. Perairan yang memiliki nilai
BOD tinggi dan tidak mempunyai kemampuan untuk meningkatkan kandungan oksigen terlarutnya akan sangat berbahaya bagi kehidupan akuatik yang ada (Valentina, 2013).
Oksigen yang dikonsumsi dalam uji BOD ini dapat diketahui dengan menginkubasikan contoh air pada suhu 20°C selama lima hari. Untuk memecahkan bahan-bahan organik tersebut secara sempurna pada suhu 20°C sebenarnya dibutuhkan waktu lebih dari 20 hari, tetapi untuk prasktisnya diambil waktu lima hari sebagai standar. Inkubasi selama 5 hari tersebut hanya dapat mengukur kira-kira 68% dari total BOD (Vymazal dan Kropfelova, 2009).
Menurut Purnama (2007), kandungan BOD limbah tahu berkisar di antara 5000–
10000 mg/L.
Pengujian BOD menggunakan metode Winkler-Alkali iodida azida, adalah penetapan BOD yang dilakukan dengan cara mengukur berkurangnya kadar oksigen terlarut dalam sampel yang disimpan dalam botol tertutup rapat, diinkubasi selama 5 hari pada temperatur kamar, kemudian diukur oksigen terlarutnya. Botol yang tersisa diukur oksigen terlarutnya pada hari ke nol dengan menambahkan 1 mL MnSO4 + 1 mL reagen alkali iodida azida + 1 mL H2SO4 pekat. Setelah itu ditambah 3 tetes amilum dan dititrasi dengan larutan natrium thiosulfat. Selanjutnya dilakukan perhitungan BOD dan penurunan BOD limbah tahu sebelum dan sesudah perlakuan (Alaerts dan Santika, 1984).
COD atau kebutuhan oksigen kimia (KOK) adalah jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi zat-zat organik yang ada dalam satu liter sampel air, dimana pengoksidanya adalah K2Cr2O7 atau KMNO4. Angka COD merupakan ukuran bagi pencemaran air oleh zat-zat organik yang secara alamiah
dapat dioksidasi melalui proses mikrobiologis dan mengakibatkan berkurangnya oksigen terlarut di dalam air. Sebagian besar zat organik melalui tes COD ini dioksidasi oleh K2Cr2O7 dalam keadaan asam yang mendidih optimum (Syarfi et al, 2011).
CaHbOc + Cr2O72- + H+ E CO2 + H2O + 2Cr3+
Ag2SO4
Kuning katalisator Hijau
(Alaerts dan Santika, 1984).
Perak sulfat (Ag2SO4) ditambahkan sebagai katalisator untuk mempercepat reaksi. Sedangkan merkuri sulfat ditambahkan untuk menghilangkan gangguan klorida yang pada umumnya ada di dalam air buangan untuk memastikan bahwa hampir semua zat organik habis teroksidasi maka zat pengoksidasi K2Cr2O7 masih harus tersisa sesudah direfluks. K2Cr2O7 yang tersisa menentukan berapa besar oksigen yang telah terpakai. Sisa K2Cr2O7 tersebut ditentukan melalui titrasi dengan Ferro Ammonium Sulfat (FAS). Reaksi yang berlangsung adalah sebagai berikut.
6Fe2++ Cr2O72-
+ 14H+ 6Fe3++ 2Cr3++ 7H2O
(Alaerts dan Santika, 1984).
Nilai COD dapat dijadikan sebagai ukuran tingkat pencemaran diperairan oleh bahan organik yang secara alamiah dapat dioksidasi dengan proses kimiawi dan akan menyebabkan berkurangnya konsentrasi oksigen di perairan. Sedangkan menurut Kumar et al (2010), COD adalah jumlah total oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi semua bahan organik yang terdapat di perairan, menjadi CO2
dan H2O.
Meningkatnya nilai COD akan diikuti dengan meningkatnya kebutuhan oksigen untuk mengurai bahan organik di perairan, tetapi penguraian bahan
organik tidak dilakukan oleh mikroorganisme tetapi oleh senyawa kimia seperti kalium bikromat (K2Cr2O7). Saat oksigen tidak mencukupi untuk mengurai bahan- bahan organik sementara limbah industri terus menerus dibuang ke sungai tanpa dilakukan pengolahan terlebih dahulu maka akan menimbulkan pencemaran yang berpengaruh terhadap kualitas air sungai (Sidauruk dan Sipayung, 2015).
Uji COD biasanya menghasilkan nilai kebutuhan oksigen yang lebih tinggi daripada uji BOD, karena bahan-bahan yang stabil terhadap reaksi biologi dan mikroorganisme dapat ikut teroksidasi dalam uji COD (Nurdin et al, 2010).
Pengukuran COD didasarkan pada kenyataan bahwa hampir semua bahan organik dapat dioksidasi menjadi karbondioksida dan air dengan bantuan oksidator kuat (potassium dikromat/K2Cr2O7) dalam suasana asam. Dengan menggunakan dikromat sebagai oksidator, diperkirakan sekitar 95-100% bahan organik dapat dioksidasi. Meskipun demikian terdapat pula bahan organik yang tak dapat dioksidasi dengan metode ini seperti piridin dan bahan organik yang bersifat sangat mudah menguap (volatile) (Nurroisah, 2014).
Limbah cair industri tahu mempunyai COD cukup tinggi berkisar 7000–
12000 mg/L. Ciri limbah cair tahu umumnya berada dalam kondisi temperatur tinggi , disebabkan karena dalam proses pembuatan tahu selalu pada kondisi panas, baik pada saat penggumpalan atau pada saat penyaringan yaitu pada suhu 60–80o C (Novianto, 2012 dan Purnama, 2007).
Padatan tersuspensi (TSS) sangat erat hubungannya dengan kekeruhan, karena meningkatnya padatan tersuspensi akan diikuti pula dengan meningkatnya kekeruhan. Kekeruhan tidak hanya membahayakan ikan tetapi juga menyebabkan air tidak produktif karena menghalangi masuknya sinar matahari untuk
fotosintesis. Apabila dalam air terdapat partikel yang berlebihan, akan menyebabkan terjadinya kekeruhan pada air (Puspita, 2008). TSS (Total Suspended Solid) adalah jumlah berat dalam mg/liter kering lumpur yang ada
dalam limbah setelah mengalami penyaringan dengan membran berukuran 0,45mikron. Penentuan zat padat tersuspensi (TSS) berguna untuk mengetahui kekuatan pencemaran air limbah domestik (Algadrie, 2002).
TSS (Total Suspended Solid) /padatan tersuspensi yaitu bahan-bahan yang melayang dan tidak larut dalam air. Kekeruhan menggambarkan sifat optik air yang ditentukan berdasarkan banyaknya cahaya yang diserap dan dipancarkan oleh bahan- bahan yang terdapat dalam air (Fitri, 2016).
Banyaknya zat padat yang tersuspensi dalam limbah dipengaruhi oleh proses penyerapan unsur hara oleh akar tanaman, pembusukan akar, distribusi debu dari udara ke dalam limbah, bahkan juga distribusi serangga ke dalam limbah yang tidak teramati (Padmaningrum et al, 2014).
Residu dari padatan total yang tertahan oleh saringan dengan ukuran partikel maksimal atau lebih besar dari ukuran partikel koloid. Bagian yang termasuk TSS adalah lumpur, tanah liat, logam oksida, sulfida, ganggang, bakteri dan jamur. TSS umumnya dihilangkan dengan flokulasi dan penyaringan. TSS memberikan kontribusi untuk kekeruhan (turbidity) dengan membatasi penetrasi cahaya untuk fotosintesis dan visibilitas diperairan sehingga nilai kekeruhan tidak dapat dikonversi ke nilai TSS (Puspita, 2008 danYulianti, 2001).
Kekeruhan adalah kecenderungan ukuran sampel untuk menyebarkan cahaya. Sementara hamburan diproduksi oleh adanya partikel tersuspensi dalam sampel. Kekeruhan adalah murni sebuah sifat optik pola dan intensitas sebaran
akan berbeda akibat perubahan dengan ukuran dan bentuk partikel serta materi.
(Puspita, 2008).
Kekeruhan disebabkan oleh adanya bahan organik dan anorganik yang tersuspensi dan terlarut. Semakin tinggi kandungan bahan tersuspensi tersebut, maka air semakin keruh (Puspita, 2008). Padatan yang terlarut dan tersuspensi dalam air limbah pabrik tahu menyebabkan air keruh. Zat yang menyebabkan air keruh adalah zat organik atau zat- zat tersuspensi dari tahu atau kedelai yang tercecer sehingga air limbah berubah menjadi seperti emulsi keruh (Fachrurozi et al, 2010 dan Purnama, 2007).
Amoniak Nitrogen (NH3N) merupakan jumlah total dari senyawa NH3
dengan NH4+ . Amoniak (NH3) merupakan senyawa alkali yang berupa gas tidak berwarna dan dapat larut dalam air. Pada kadar dibawah 1 ppm dapat terdeteksi bau yang sangat menyengat. Kadar NH3 yang tinggi dalam air selalu menunjukkan adanya pencemaran. Amonia bebas (NH3) yang tidak terionisasi bersifat toksik terhadap organisme akuatik (Yani et al, 2013). Toksisitas amoniak terhadap organisme akuatik akan meningkat jika terjadi penurunan kadar oksigen terlarut, pH, dan suhu (Harahap, 2013).
Menurut Purnama (2007) , limbah cair tahu memiliki keasaman dengan pH 4 - 5, tingkat keasaman dalam suatu media apabila bersifat asam atau basa maka lingkungan air juga dapat dikatakan tercemar.
Pada lingkungan asam (pH rendah) atau netral, amoniak yang merupakan senyawa nitogen (NH3) ada dalam bentuk ion NH4+. Pada lingkungan basa, NH3 akan dilepas ke atmosfer. Amoniak dalam air buangan industri berasal dari oksidasi bahan-bahan organik oleh bakteri diubah menjadi CO2, H2O, NH3.
Amoniak dalam air limbah sering terbentuk karena adanya proses kimia secara alami (Herlambang, 2002 dan Padmaningrum et al, 2014).
Kumpulan mikroorganisme, umumnya bakteri, terlibat dalam transformasi senyawa komplek organik menjadi metan. Lebih jauh lagi, terdapat interaksi sinergis antara bermacam-macam kelompok bakteri yang berperan dalam penguraian limbah. Keseluruhan reaksi dapat digambarkan sebagai berikut (Novianto, 2012):
Senyawa Organik ---> CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S
Meskipun beberapa jamur (fungi) dan protozoa dapat ditemukan dalam penguraian anaerobik, bakteri tetap merupakan mikroorganisme yang paling dominan bekerja didalam proses penguraian anaerobik. Sejumlah besar bakteri anaerobik dan fakultatif (seperti : Bacteroides, Bifidobacterium, Clostridium, Lactobacillus, Streptococcus) terlibat dalam proses hidrolisis dan fermentasi
senyawa organik (Novianto,2012).
Limbah cair tahu berwarna kuning muda dan disertai adanya suspensi berwarna putih (Yulianti, 2001). Air normal tidak berwarna, sehingga tampak bersih, bening, dan jernih. Apabila kondisi air warnanya berubah, maka hal tersebut merupakan salah satu indikasi bahwa air telah tercemar. Limbah cair dari kegiatan industri yang berupa bahan organik dan bahan anorganik seringkali dapat larut di dalam air, sehingga air tidak lagi bening tetapi menjadi berwarna. Warna air pada dasarnya dibedakan menjadi warna sejati (true color) yang disebabkan oleh bahan-bahan terlarut dan warna semu (apparent color) yang disebabkan oleh adanya bahan-bahan (Harahap, 2013).
Timbulnya bau pada air limbah juga karena adanya bahan-bahan
tersuspensi, seperti yang bersifat koloid (merupakan indikasi kuat bahwa air telah tercemar). Bau yang keluar dari dalam air limbah tahu dapat langsung berasal dari limbah tahu itu sendiri atau dari degradasi oleh mikroba yang hidup dalam air limbah. Mikroba yang hidup di dalam air akan mengubah bahan buangan organik, terutama gugus protein terdegradasi menjadi bahan yang mudah menguap dan berbau, seperti limbah dari tahu (Angga, 2007).
Aktivitas fotosintesis, rusak dan membusuknya daun-daun karena terendam oleh limbah berakibat semakin tinggi pula oksigen terlarut yang dihasilkan sehingga terjadi peningkatan beban organik, hal ini berarti aktivitas bakteri semakin baik dengan jumlah suplay substrat yang semakin banyak karena akan mempengaruhi kerja enzim dalam bakteri untuk proses dekomposisi (Arifin, 2012).
Tabel 1. Standart Baku Mutu Limbah Cair Tahu Parameter
Kadar maksimum (mg/L)
Beban Penecemaran Maksimum
(kg/ton) BOD
COD TSS NH3N
pH
150 300 100 5 6 – 9
3 6 2 -
-
Sumber : Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 05 Tahun 2014
Kemampuan tanaman air untuk meningkatkan kualitas limbah cair, antaralain dikemukakan oleh Syahputra (2005), bahwa ada beberapa fungsi tanaman air pada sistem pengolahan limbah cair, yaitu bagian akar dan batang tanaman dapat menyerap dan menyaring bahan yang terlarut di dalam limbah cair serta dapat menghambat pertumbuhan bakteri. Bagian tanaman yang berada di permukaan air, dapat melindungi perairan dari sinar matahari sehingga mencegah
pertumbuhan ganggang, mengurangi pengaruh angin, dan mentransfer gas dari udara ke perairan, dari perairan ke tanaman atau sebaliknya.
Pada penelitian yang dilakukan Ratnani (2011), karakteristik limbah cair tahu dapat dilihat pada Tabel 2. Salah satu karakteristik khusus limbah cair tahu adalah memiliki nilai pH < 7. Kadar pH yang baik adalah kadar pH yang masih memungkinkan kehidupan biologis di dalam air berjalan dengan baik, pH yang baik bagi air minum dan air limbah adalah pH netral (pH 7).
Tabel 2. Karakteristik Limbah Cair Tahu
No Parameter Hasil Analisa
1.
2.
3.
4 5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
pH DO COD
Air Abu Karbohidrat
Protein Lemak Serat Kasar Temperatur
Warna Bau
4,26 4,5 ppm 11628 ppm
99,162 % 0,139 % 0,294 % 0,155 % 0,058 % 0,191 % 450C Kuning Keruh Sangat Menyengat
Sumber: Hasil Penelitian Ratnani,2012.
Nurtiyani (2000) menyebutkan beberapa dampak dari pencemaran yang diakibatkan oleh adanya industri tahu yaitu: berupa gangguan kehidupan biotik, gangguan kesehatan, gangguan keindahan, serta merusak benda. Gas- gas yang biasa ditemukan dalam limbah cair tahu adalah O2 (oksigen), H2S (hidrogen fide), NH3 (amonia), CO2 (korbon dioksida) dan CH4 (metana). Gas- gas tersebut berasal dari dekomposisi bahan- bahan organik yang terdapat dalam limbah cair tahu (Januardi et al, 2014).
Nilai pH merupakan faktor pengontrol yang menentukan kemampuan biologis mikroalga dalam memanfaatkan unsur hara. Nilai pH yang terlalu tinggi
akan mengurangi aktifitas fotosintesis mikroalga (Januardi et al, 2014). Proses fotosintesis merupakan proses mengambil CO2 yang terlarut di dalam air, dan berakibat pada penurunan CO2 terlarut dalam air. Penurunan CO2 akan meningkatkan pH. Dalam keadaan basa ion bikarbonat akan membentuk ion karbonat dan melepaskan ion hydrogen yang bersifat asam sehingga keadaan menjadi netral. Sebaliknya dalam keadaan terlalu asam, ion karbonat akan mengalami hidrolisa menjadi ion bikarbonat dan melepaskan ion hydrogen oksida yang bersifat basa, sehingga keadaan netral kembali, dapat dilihat pada reaksi berikut :
HCO3 H + + CO3-
CO3-+ H2O HCO3 + OH
Limbah cair industri tahu yang mempunyai nilai pH sebesar 4,0–5.
Kisaran pH yang dapat ditoleransi tanaman air dan mikroorganisme adalah antara 5–9, jika tidak diolah terlebih dahulu akan mencemari lingkungan (Ratnani, 2011).
Eceng Gondok (Eichornia crassipes)
Lutfiana et al, 2014, eceng gondok (E. crassipes) termasuk family Pontederiaceae secara botanis eceng gondok diklasifikasikan sebagai tumbuhan
yang tergolong dalam famili Pontederiaceae bergenus Eichornia, tumbuhan ini dikenal dengan spesies Eichhornia crassipes (Mart) Solm .
Eceng gondok (E. crassipes) Gambar 3, hidup mengapung di air dan kadang-kadang berakar dalam tanah. Tingginya sekitar 0,4 - 0,8 meter. Tidak mempunyai batang. Daunnya tunggal dan berbentuk oval. Ujung dan pangkalnya meruncing, pangkal tangkai daun menggelembung. Permukaan daunnya licin dan
berwarna hijau. Bunganya termasuk bunga majemuk, berbentuk bulir, bijinya berbentuk bulat dan berwarna hitam (Widyaningsih,2007).
Gambar 3. Eceng gondok (E. crassipes)
Eceng gondok (E. crassipes) pertama kali ditemukan secara tidak sengaja oleh ilmuwan bernama Carl Feredrich Phillip von Murtius seorang ahli botani berkebangsaan Jerman pada tahun 1824 ketika sedang melakukan ekspedisi di sungai Amazon Brazil, telah di introduksi ke daerah tropis dan subtropis diseluruh dunia (Yusuf, 2008).
Eceng gondok di Indonesia pada mulanya diperkenalkan oleh kebun raya Bogor pada tahun 1894 yang akhirnya berkembang di Sungai Ciliwung sebagai tanaman pengganggu atau gulma (Yulianti, 2001).
Batang tanaman eceng gondok (petiola) yang berbentuk bulat menggembung, di dalamnya penuh dengan ruang-ruang udara yang berfungsi untuk mengapung di atas permukaan air. Lapisan terluar dari petiola adalah epidermis. Lapisan epidermis pada eceng gondok tidak berfungsi sebagai alat
perlindungan jaringan, tetapi berfungsi untuk mengabsorbsi gas-gas dan zat-zat makanan secara langsung dari air. Jaringan di sebelah dalam banyak terdapat jaringan pengangkut yang terdiri dari xylem dan floem, dengan letak yang tersebar
merata di dalam parenkim (Suardhana, 2009 dan Widyaningsih, 2007).
Eceng gondok (E. crassipes) merupakan gulma air yang banyak dijumpai di daerah rendah di pinggiran sawah, danau, waduk, rawa dan di kawasan industri di pinggir sungai dari hulu sampai hilir, dan dapat beradaptasi dengan perubahan yang ekstrem dari ketinggian air, arus air, dan perubahan ketersediaan nutrien, pH, temperatur dan racun-racun dalam air (Valentina, 2013).
Masalah eceng gondok juga telah menjadi perhatian khusus di Eropa, Afrika, Asia, dan Amerika Utara (Tripathi dan Shukla, 1991). Eceng gondok merupakan tumbuhan yang sangat toleran terhadap kadar unsur hara yang rendah dalam air, tetapi respon terhadap kadar unsur hara yang tinggi juga sangat besar (Mangkoedihardjo, 2002).
Zimmels et al (2005) , mengatakan bahwa eceng gondok dapat digunakan untuk mengolah limbah cair tahu. Karena kemampuannya untuk mengolah limbah cair tahu tanaman ini diteliti oleh NASA untuk digunakan sebagai tanaman pembersih air di pesawat ruang angkasa (Little, 1979).
Melati Air (Echinodorus paleafolius)
Bunga Melati air adalah tanaman yang sangat indah dan menyegarkan udara (Gambar 4). Bunganya putih, biasanya mempunyai kelopak bunga 3 dengan kepalasari berwarna kuning. Tengah kepala sari terbentuk sebuah lingkaran. Campuran warna putih dan dan kuning yang makin menambah keanggunan dari melati air itu sendiri (Padmaningrum et al, 2014).
Bunga melati air hampir sama dengan bunga melati biasa, tapi sangat suka sama air (Water Addict). Melati air masuk dalam kelas liliopsida (berkeping satu atau monokotil), genus Echinodorus dengan spesies Echinodorus paleafolius var.
latifolius. Tanaman ini punya banyak kelebihan. Selain rajin berbunga tak kenal
musim, melati air juga punya bentuk daun yang eksotis, makin ke atas makin melebar. Bunga akan mekar pada saat pagi hari dan akan kembali menguncup pada sore hari. Bunga ini tidaklah manja dan tidak memerlukan penanganan khusus dikarenakan tanaman ini sangat gampang untuk hidup (Padmaningrum et al, 2014).
Gambar 4. Melati air
Daun melati air agak kaku, permukaan dan bagian bawah daun ditumbuhi bulu-bulu yang kasar. Pada jenis tanaman ini terdapat tiga macam bentuk daun yang sering dijumpai, yakni bulat besar, lonjong besar dan lonjong kecil. Masing- masing memiliki bunga serupa, namun dengan ukuran yang berbeda. Tanaman jenis ini tidak tahan sinar matahari sepanjang hari. Jika daunnya berwarna kekuning-kuningan, sebaiknya dipindah ke tempat yang sedikit terlindung (Yusuf, 2008).
Dapat menyerap unsur hara lebih banyak dibanding tanaman air lainnya untuk pertumbuhan dan menyimpannya dalam jarinngan (Padmaningrum et al, 2014). Sedangkan penelitian terkait efektivitas pemanfaatan melati air sebagai pereduksi polutan dari air limbah masih sangat sedikit. Melati air merupakan tumbuhan air yang memerlukan media tanah sebagai tempat hidup tanaman,
khususnya untuk tanaman yang hidup pada air tergenang (Padmaningrum et al, 2014).
Selada air, Apu- apu, kayu apu (Pistia stratiotes L.)
Tanaman selada air (P. stratiotes L) merupakan tanaman air dari family Araceae (talas-talasan) dan satu-satunya anggota genus Pistia (Damayanti et al,
2004) yang biasanya dianggap gulma oleh masyarakat. Namun, tumbuhan tersebut dapat memberikan keuntungan bagi perairan yang tercemar. Tanaman kayu apu merupakan jenis gulma air yang sangat cepat tumbuh dan mempunyai daya adaptasi terhadap lingkungan baru. Tanaman pengganggu ini dapat digunakan untuk menyerap unsur-unsur toksis pada air limbah. Pada umumnya, tumbuhan akan menyerap unsur-unsur hara yang larut dalam air melalui akar- akarnya (Rido dan Rudy, 2010 dan Sari, 1999).
Selada air adalah jenis tanaman air yang hidup terapung di permukaan air dengan posisi terjerat, sehingga memungkinkan tanaman tersebut untuk menyerap zat-zat yang diperlukan terutama bahan terlarut yang terjadi di bawah perakaran tanaman dapat meningkatkan kapasitas pengolahan dan memelihara kondisi aerobic yang di perlukan untuk proses biologis, dibawah permukaan air
(Sari,1999).
Selada air memiliki akar panjang (hingga 80 cm) yang berwarna putih.
Akar menggantung di bawah roset dan memiliki stolon. Rambut-rambut akar membentuk suatu struktur seperti keranjang yang dikelilingi gelembung udara, sehingga meningkatkan daya apung tumbuhan itu (Rido dan Rudy, 2010).
Tipe bunga tongkol muncul di ketiak daun, berwarna keputihan, berukuran sekitar 1 cm. Tanaman ini tumbuh di air yang tenang, seperti danau, kolam, rawa-
rawa, hingga sungai yang aliran airnya tidak deras. Tumbuh mengapung di permukaan air yang banyak terkena sinar matahari. Berkembang biak secara generatif melalui biji dan vegetatif melalui stolon. Pertumbuhan dan perkembangan sangat cepat sehingga menjadikannya sebagai salah satu tanaman hias yang paling mudah perawatannya bahkan jika dibiarkan pertumbuhannya cenderung menjadi gulma (Rido dan Rudy, 2010 dan Soerjani, 1974).
Pistia stratiotes sebagai tanaman hias, pembersih air, terutama untuk
menyerap limbah akibat pencemaran bahan radioaktif dan logam berat yang terdapat di dalam air. Tumbuhan ini juga mengandung alkaloid, tanin, flavonoid, saponin, minyak, lemak dan glikosid sehingga dapat pula digunakan sebagai bahan obat herbal dalam mengobati demam, batuk rejan, dan pelancar air seni (Chun, 2007).
Menurut Mamonto (2013), selada air sebanyak 200 gr dengan konsentrasi awal 5 ppm dapat mengakumulasi polutan sianida (CN) dalam pertambangan emas di wilayah pesisir sungai di areal tambang Bulawa, Gorontalo sebanyak 63,96% dengan proses fitoremidiasi. Tumbuhan air tawar ini tumbuh di daerah tropis dan yang paling produktif di dunia.Tumbuh di genangan air yang tenangdengan kandungan gizi yang tinggi, terutama yang telah terkontaminasi limbah dan pupuk (Suryanti dan Priyanto, 2003).
Tumbuhan ini dipercaya mempunyai khasiat sebagai pelembut dan penyejuk, obat disentri, haematurie, antiseptik, insektisida, obat asma dan sebagai makanan ternak, banyak terdapat di tenggara Amerika Serikat, khususnya di Florida oleh John dan William Bartram 1765-1774. Pertumbuhannya dapat memblokir pertukaran gas, cahaya, mengurangi oksigen dalam air dan
membunuh ikan (Mursalin, 2007 dan Ni’ma, 2014).
Selada air dipilih karena mudah untuk didapat dan mudah untuk dibudidayakan, diharapkan mampu mendegradasi kandungan limbah yang terdapat dalam limbah cair domestik (Damayanti et al, 2004).
Ide dasar bahwa tumbuhan dapat digunakan untuk remediasi lingkungan sudah dimulai dari tahun 1970-an. Seorang ahli geobotani di Caledonia menemukan tumbuhan Sebertia acuminata yang dapat mengakumulasi hingga 20% Ni dalam tajuknya (Brown 1995) dan pada tahun 1980-an, beberapa penelitian mengenai akumulasi logam berat oleh tumbuhan sudah mengarah pada realisasi penggunaan tumbuhan untuk membersihkan polutan (Salt, 2000).
Selada air atau water lettuce (Gambar 5), merupakan tumbuhan air yang terapung di atas permukaan air (F. Aquatic Plant), banyak ditemukan di kanal, danau, sungai, penampungan air, sawah, pada air yang bergerak pelan atau menggenang di daerah tropis. Tumbuhan ini sangat cocok tumbuh di kolam yang sangat teduh (Mursalin, 2007).
Gambar 5. Selada air (Pistia stratiotes L).
Selada air mempunyai kemampuan dalam menurunkan kandungan pencemar dalam air limbah sampai dengan 90% (Sari, 1999 dan Irawan, 2010).
Mekanisme Penyerapan Limbah Organik
Dari berbagai hasil penelitian, eceng gondok (E. crassipes), melati air (E.palaefolius) dan selada air (P. stratiotes) terbukti mampu menyerap zat kimia baik yang berasal dari limbah industri maupun rumah tangga (domestik). Karena kemampuannya itu, ketiga tanaman ini dapat dimanfaatkan untuk mengolah limbah kedua sumber tersebut (industri dan rumah tangga) secara biologi (Algadrie, 2002, Damayanti et al, 2004 dan Sidauruk dan Sipayung, 2015).
Metode penurunan atau penghilangan substansi toksis dalam air limbah Dengan media tanaman lebih dikenal dengan istilah fitoremediasi. Fitoremediasi merupakan suatu sistem yang menggunakan tumbuhan, dimana tumbuhan tersebut bekerjasama dengan mikroorganisme dalam media untuk mengubah, menstabilkan, atau menghancurkan zat kontaminan menjadi kurang atau tidak berbahaya sama sekali, bahkan menjadi bahan yang berguna secara ekonomi (Salt, 2000).
Fitoremediasi adalah suatu sistem dimana tanaman tertentu yang bekerjasama dengan mikroorganisme dalam media (tanah, koral dan air) dapat mengubah zat kontaminan (pencemar/polutan) menjadi kurang atau tidak berbahaya bahkan menjadi bahan yang berguna secara ekonomi (Anam, 2013).
Fitoremediasi didefinisikan sebagai pencucian polutan yang dimediasi oleh tumbuhan, termasuk pohon, rumput- rumputan, dan tumbuhan air. Pencucian bisa berarti penghancuran, inaktivasi atau imobilisasi polutan ke bentuk yang tidak berbahaya (Syahputra, 2005). Fitoremediasi, suatu teknologi yang mengkombinasikan kemampuan tumbuhan dan sekelompok mikroba dalam mendegradasi, mengangkut, menonaktifkan atau mengimobilisasi senyawa toksik.
Tumbuhan secara langsung mengumpulkan (phytoaccumulation) dan mempergunakan polutan dalam metabolismenya (phytodegradation).
Bioremediasi in-situ terjadi pada sistem perakaran tanaman (rhizodegradation).
Tumbuhan menyediakan perakaran sebagai tempat hidup mikroba. Fitoremediasi bertujuan dalam membersihkan lahan yang tercemar (Sidauruk dan Sipayung, 2015).
Kajian penanganan limbah dengan menggunakan tanaman air sudah banyak dilakukan, di Indonesia belum begitu popular perkembangannya, karena kajian dan publikasi mengenai kemampuan tumbuhan air tersebut masih kurang.
Kajian menggunakan tanaman paku air, kiambang, H. verticillata, dan lain-lain.
Namun, pada penelitian ini akan digunakan tiga tanaman air (eceng gondok, melati air danselada air) yang dapat menyerap zat organik melalui ujung akar.
Zat–zat organik yang terserap akan masuk ke dalam batang melalui pembuluh pengangkut kemudian menyebar ke seluruh bagian tanaman. Pada proses ini zatorganik akan mengalami reaksi biologi dan terakumulasi di dalam batang tanaman, kemudian diteruskan ke daun (Sriyana, 2006).
Fitoremediasi (phytoremediation) dalam proses sistem ini berlangsung secara alami dengan enam tahap proses secara serial yang dilakukan tumbuhan terhadap zat kontaminan atau pencemar yang berada di sekitarnya.
Mangkoedihardjo, 2002: keenam tahapan sebagai berikut:
1. Phytoaccumulation (phytoextraction) yaitu proses tumbuhan menarik zat kontaminan dari media sehingga berakumulasi di sekitar akar tumbuhan.
Proses ini disebut juga hyperaccumulation.
2. Rhizofiltration (rhizo=akar) adalah proses adsorpsi atau pengendapan zat kontaminan oleh akar dengan cara menempel pada akar. Proses ini telah dibuktikan dengan percobaan menanam bunga matahari pada kolam mengandung zat radio aktif di Chernobyl, Ukraina.
3. Phytostabilization yaitu penempelan zat-zat kontaminan tertentu pada akar yang tidak mungkin terserap ke dalam batang tumbuhan. Zat-zat tersebut menempel erat pada akar sehingga tidak akan terbawa oleh aliran air dalam media.
4. Rhyzodegradation yaitu penguraian zat-zat kontaminan oleh aktivitas mikroba yang berada di sekitar akar tumbuhan (ragi, fungi dan bakteri).
5. Phytodegradation (phytotransformation) yaitu proses yang dilakukan tumbuhan untuk menguraikan zat kontaminan yang mempunyai rantai molekul yang kompleks menjadi molekul yang sederhana yang dapat berguna bagi pertumbuhan tumbuhan itu sendiri. Proses ini dapat berlangsung pada daun, batang, akar atau di luar sekitar akar dengan bantuan enzim yang dikeluarkan oleh tumbuhan itu sendiri.
6. Phytovolatilization yaitu proses menarik dan transpirasi zat kontaminan oleh tumbuhan dalam bentuk yang telah menjadi larutan terurai sebagai bahan yang tidak berbahaya lagi untuk selanjutnya diuapkan ke atmosfer.
Beberapa penelitian sebelumnya telah menunjukkan manfaat beberapa tumbuhan dalam menurunkan konsentrasi pencemar pada limbah. Ratnani (2012), kombinasi eceng gondok dan lumpur aktif dalam menurunkan pencemaran pada limbah cair tahu. Hasil yang diperoleh penurunan konsentrasi COD awal hingga akhir perlakuan adalah 720-287 ppm. Hal ini menunjukkan
adanya zat organik yang terserap oleh eceng gondok dan lumpur aktif sebagai sumber energi.
Alimsyah dan Damayanti (2013) ,menggunakan arang tempurung kelapa dan eceng gondok untuk mengurangi kontaminan (NH4, TSS dan COD).
Padmaningrum et al (2014), menggunakan melati air dan kerikil (0,5cm-1cm) pada lahan basah untuk menurunkan kadar COD (mg/L),TSS (mg/L) dengan retensi waktu 6 dan 12 hari pada limbah rumah makan.
Artiyani (2011), menentukan bahwa tanaman air (H. verticillata) mampu menurunkan konsentrasi N total dan P Total pada reaktor batch dan reaktor kontinyu. Fachrurozi et al (2010), untuk menurunkan kadar BOD (mg/L), COD (mg/L) dan TSS (mg/L) limbah cair tahu dibutuhkan P. stratiotes berturut- turut 200 gram, 50 gram dan 250 gram. Tanaman kayu apu dapat menurunkan sulfat sebesar 43,1% pada limbah detergen (Hermawati et al, 2005).
BAB III
BAHAN DAN METODE
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilaksanakan di Rumah Kaca Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, yang berada pada ketinggian ± 25 meter di atas permukaan laut.
Laboratorium Biologi Tanah Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Laboratorium Balai Lingkungan Hidup Kampung Durian Medan. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Juli 2016 sampai bulan April 2017.
Bahan dan Alat
Bahan penelitian yang digunakan adalah limbah cair tahu yang diambil dari pabrik tahu industri domestik Pak Amat yang berada di Ringroad jl. Bunga Asoka, Pasar enam Gang Restu dengan kondisi berwarna kuning, keruh dan berbau, air bersih diambil dari depot air minum Jalan Setia Budi Medan, tanah diambil dari sekitar rumah kaca, tanaman enceng gondok diambil dari Pasar dua Tanjung Sari Medan, melati air dari jl. Bunga Asoka (depan SMP N 1 Medan) dan kayu apu diambil dari kolam disekitar perpustakaan Universitas Sumatera Utara Medan. Alat yang digunakan meliputi ember plastik hitam kapasitas 28 liter, ember plastik bertangkai kapasitas 5 liter, botol mineral ukuran 1000 ml, corong, gayung, timbangan, tali plastik, meteran, pH meter, luv meter, thermometer, hygrometer, gelas meter, alat tulis dan alat yang dibutuhkan lainnya.
Metode Penelitian
Perlakuan penelitian disusun dalam rancangan acak kelompok faktorial yang terdiri dari 2 faktor perlakuan sebagai berikut :
Faktor I yaitu media dengan 3 taraf
L0 : Air bersih (Kontrol) L1 : Limbah cair tahu 25%
L2 : Limbah cair tahu 50%
Factor II yaitu jenis tanaman dengan 4 taraf T0 : Tanpa tanaman (Kontrol)
T1 : Eceng gondok (E. crassipes) T2 : Melati air (E. paleafolius) T3 : Selada air (P. stratiotes L) Susunan kombinasi perlakuan L0T0 L0T1 L0T2 L0T3 L1T0 L1T1 L1T2 L1T3 L2T0 L2T1 L2T2 L2T3
Jumlah blok (ulangan) sebanyak 3 ulangan dengan jumlah ember plastik 45 ember, jumlah tanaman enceng gondok sebanyak 72 tanaman, melati air sebanyak 126 tanaman, selada air sebanyak 72 tanaman dengan limbah cair tahu 350 liter, tanah 45 kg, jarak antar blok 50 cm dan jarak antar ember 25 cm.
Data hasil penelitian dianalisis dengan sidik ragam dengan model linier aditif sebagai berikut :
Yijk = µ + ρi + αj + βk + (αβ)jk + ℇijk i = 1,2,3 j = 1,2, k = 1,2,3 Dimana:
Yijk : Hasil pengamatan pada blok ke-i dengan media tanam (L) pada kategori ke-j dan jenis tanaman (T) pada taraf ke-k.
µ : Nilai Tengah
ρi : Efek dari blok ke-i
αj : Efek dari perlakuan media tanam ke-j βk : Efek tanaman pada taraf ke-k
(αβ)jk : Efek interaksi antara media tanam pada kategori ke-j dengan jenis tanaman pada taraf ke-k
ℇijk : Efek galat dari blok ke-i, yaitu media tanam pada kategori ke-j dan jenis tanaman pada taraf ke-k
Data hasil penelitian yang berpengaruh nyata dilanjutkan dengan uji Jarak Berganda Duncan (UJBD) pada taraf 5% (Steel dan Torie, 1993).
Khusus untuk melati air (E. paleafolius) dilakukan penelitian pembanding dengan menggunakan tanah. Data hasil penelitian di uji dengan uji T yang menyatakan apakah ada perbedaan diantara kedua perlakuan (pakai tanah dengan tanpa tanah) dari tabel T pada taraf 0,05.
Penelitian Pendahuluan
Penelitian pendahuluan yang dilakukan meliputi uji karakteristik awal limbah tahu, aklimatisasi dan penanaman ketiga tanaman uji (eceng gondok, melati air dan selada air) pada konsentrasi limbah 100% dengan variasi jumlah tanaman: 2, 4 dan 6 tanaman per ember. Eceng gondok, melati air dan selada air sudah layu dan menguning pada hari kelima, pada hari ke- 30 hanya 1-2 tanaman dengan jumlah 6 tanaman per ember yang masih bertahan hidup dengan kondisi yang mengecil. Konsentrasi limbah tahu 100% tidak dapat digunakan sebagai media tanam untuk eceng gondok, melati air dan selada air.
Pelaksanaan Penelitian
Tanaman eceng gondok (E. crassipes) dikumpulkan dari perairan kawasan
