ANALISIS PROSES PADA UNIT AERASI, SEDIMENTASI, DAN BIOSAND FILTER SEBAGAI PEREDUKSI COD, NITRAT, FOSFAT DAN TSS DARI LIMBAH ARTIFICIAL GREY WATER

(1)

ANALISIS PROSES PADA UNIT AERASI, SEDIMENTASI, DAN BIOSAND FILTER SEBAGAI PEREDUKSI COD, NITRAT, FOSFAT DAN TSS DARI LIMBAH ARTIFICIAL

GREY WATER

AERATION, SEDIMENTATION, AND BIOSAND FILTRATION DESIGN IN ARTIFICIAL GREY WATER COD, NITRATE, POSPHATE, AND TOTAL SUSPENDED SOLID

REMOVAL

Andrew Indrawanto 1), Nieke Karnaningroem2) 1

Program Sarjana Teknik Sanitasi Lingkungan Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya 2

Jurusan Teknik Lingkungan Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya Email: 1)[email protected]; 2)[email protected]

Abstrak: Air merupakan kebutuhan yang sangat penting bagi makhluk hidup, khususnya manusia. Air digunakan untuk berbagai aktivitas kehidupan seperti memasak, makan, minum dan mandi. Pada masa sekarang, mendapatkan sumber air yang mudah, murah dan berkualitas bagus cukup sulit. Sungai sebagai sumber air yang mudah diperoleh, tidak lagi menjadi pilihan untuk memenuhi kebutuhan air karena dari waktu ke waktu selalu mendapatkan masukan limbah yang berasal dari kegiatan domestik.Penelitian ini dilakukan untuk memperoleh efisiensi penyisihan COD, nitrat, fosfat dan TSS air limbah grey water dan memperoleh variasi ketebalan dan diameter media biosand filter yang optimal dalam menyisihkan parameter COD, nitrat, fosfat, dan TSS. Penelitian ini menggunakan air limbah artificial untuk limbah grey water. Limbah artificial ini diolah menggunakan unit biosand filter dengan pengolahan pendahuluan unit aerasi dan unit bak prasedimentasi. Variasi yang digunakan adalah kedalaman dan ukuran media pasir. Variasi kedalaman media pasir yang digunakan 5cm dan 10cm, sedangkan ukuran media pasir yang digunakan 0,59,mm dan 1,19mm. Unit biosand filter beroperasi pada debit 30l/jam. Hasil penelitian ini adalah unit biosand filter mampu meruduksi konsentrasi COD sekitar 70 %, fosfat sekitar 40 %, TSS sekitar 70% dan nitrat sekitar 40%. Variasi yang optimal adalah variasi diameter media 0,59mm, kedalaman media 10cm, karena dapat mereduksi COD sekitar 79,02%, fosfat 35,23%, TSS 69,18%, nitrat 40%.

Kata Kunci : Biosand filter, BOD, COD, fosfat, nitrat, TSS

Abstrack: Water is very important and vital,especially of human beings. The water was used for various activities such as cooking, eating, drinking, and bathing. Now to get the easy resource water, cheap and good quality is quite difficult. The river as a source that easy to obtain, is no longer be an option because over time always get waste derived input from domestic activity. This research was conducted to obtain allowance efficiency of COD, phosphate, nitrate, and waste grey water TSS and obtain the variation of thickness and diameter of media biosand filter that opimal setting aside COD parameters, nitrate, phosphate, and TSS. In research is using artificial waste water to grey water. This artificial waste processed by biosand filter unit preliminary processing unit aeration unit and a prasedimentasi. Variations are the depths and size sand media. Variations the depth of the sand media 5 cm and 10 cm, while the size of the sand media 0.59 mm and 1.19mm. biosand filter units operate on a debit 301/hour. The result research is biosand filter unit is able to reduce the concentration of biosand COD around 70% phosphate, about 40%, around 70% and TSS nitrate around 40%. Optimal variation is the variant media diameter 0.59mm, media depth 10cm, it can 79.02% about reducing the COD, phosphate 35.32%, TSS 69.18%, nitrate 40%.

(2)

1. PENDAHULUAN

Untuk memeperbaiki kualitas air sungai yang menjadi tempat buangan limbah domestik tersebut, maka diperlukan suatu pengolahan secara biologis yang mudah, murah dan untuk perawatan nya juga mudah, sehingga pengolahan air menggunakan

biosand filter. Diperlukan adanya pengolahan

tersebut agar kualitas air akan menjadi lebih baik. Biosand filter adalah suatu unit pengolahan limbah cair yang menitikberatkan pada proses biologis dan mengandalkan mikroba dalam melakukan dekomposisi terhadap bahan pencemar organik yang terdapat dalam limbah tersebut.

Biosand filter merupakan filter dengan konsep saringan pasir lambat yang khusus didesain untuk skala rumah tangga. Kelebihan biosand filter dibandingkan dengan slow sand filter adalah adanya penumbuhan biofilm dipermukaan media paling atas. Lapisan biofilm ini mampu mendegradasi rasa, bau dan warna.Biosand filter memiliki ketinggian berkisar 0,9-1 meter dan 0,3 meter sepanjang tepi bagian dalamnya, sedangkan slow sand filter memiliki ketinggian 3-5 meter dan lebar 4-15 meter. Didukung juga dengan desain pada pipa outlet biosand filter mampu menjaga ketinggian air diatas media sehingga lapisan biofilm yang ada terhindar dari kekeringan (Lee, 2001)

Teknologi pengolahan yang akan digunakan adalah Reduksi pencemar organik pada air limbah rumah tangga (grey water) dengan sistem resapan on site seri biosand filter. Berdasarkan latar belakang diatas maka tujuan penelitian ini adalah memperoleh efisiensi penyisihan COD, nitrat, fosfat dan TSS air limbah grey water serta memperoleh variasi ketebalan dan diameter media biosand filter yang sempurna dalam menyisihkan parameter COD, nitrat, fosfat, dan TSS.

2. METODE 2.1 Awal Peneitian

Penelitian pendahuluan ini dilakukan sebagai pengujian awal dari air sampel yang akan digunakan yaitu air limbah grey water artificial sehingga didapatkan kondisi yang sesuai dengan karakteristik dari air tersebut. Parameter yang diukur antara lain COD, TSS, nitrat, dan fosfat. Untuk membuat air artificial dengan karakteristik COD menggunakan gula

pasir, nitrat menggunakan kalium nitrat KNO3, untuk fosfat menggunakan KH2PO4, sedangkan untuk TSS menggunakan tanah. Setelah membuat air sampel kemudian di aerasi terlebih dahulu sebelum dilakukan proses running, Proses aerasi sangat penting terutama pada pengolahan air limbah yang proses pengolahan biologinya memanfaatkan bakteri aerob. Bakteri aerob adalah kelompok bakteri yang mutlak memerlukan oksigen bebas untuk proses metabolismenya. Dengan tersedianya oksigen yang mencukupi selama proses biologi, maka bakteri-bakteri tersebut dapat bekerja dengan sempurna. Oleh sebab itu akan bermanfaat dalam penurunan konsentrasi zat organik di dalam air limbah. Selain diperlukan untuk proses metabolisme bakteri aerob, kehadiran oksigen juga bermanfaat untuk proses oksidasi senyawa-senyawa kimia di dalam air limbah serta untuk menghilangkan bau.

Penelitian ini dilakukan untuk memperoleh data yang digunakan untuk melihat efisiensi dari biosand filter dengan ketinggi pasir yang berbeda 10 cm dan 5 cm, kemudian kedua ukuran pasir halus yang berbeda ukuran yang digunakan yaitu ukuran 0,59 mm dan 1,19 mm biosand filter yang nanti hasilnya adalah nilai removal yang berfungsi sebagai pembanding antara ketiga biosand filter tersebut. Kemudian data yang telah diperoleh tersebut dilakukan analisis untuk melihat adakah hubungan antara variabel yang dipakai dengan hasil yang telah dicapai demi kesempurnaan tujuan dari penelitian ini.

Dipilihnya reaktor sedimentasi dan

biosand filter adalah sesuai dengan

pertimbangan dari literatur-literatur sebelumnya yang menunjukkan bahwa efisiensi penyisihan dari sedimentasi maupun

biosand filter amatlah tinggi, hal ini

menunjukkan bahwa pemilihan atas reaktor ini sudah sangat tepat dan memiliki nilai ekonomis yang baik atas pembuatannya.

Media batu alam dan pasir yang dipilih juga atas pertimbangan mudah didapatkan serta pengoperasian yang dilakukan untuk mengolahnya juga amat mudah, batu alam sedangkan pasir tinggal dilakukan pengayakan sehingga sesuai dengan kategori 3 reaktor biosand filter yang disebutkan dan juga untuk pembuatan reaktor

(3)

biosand filter digunakan reaktor yang pemasangannya sangat mudah yaitu ember plastik tebal yang tersedia banyak di pasaran dan bertujuan agar dapat diaplikasikan juga oleh masyarakat sekitar karena medianya mudah diperoleh. Kondisi dalam biosand filter ini adalah aerobik yang mana di permukaan media nanti akan tumbuh biofilm yang berguna untuk menyisihkan kandungan COD, nitrat, fosfat dan TSS dalam air limbah grey water tersebut. Lapisan ini akan tumbuh setelah proses aklimatisasi yang dilakukan sekitar 14 hari perendaman media dengan air limbah. Ciri dari telah munculnya lapisan ini ditandai dengan lapisan media yang mulai mengkilap dan agak licin, jika lapisan ini telah muncul maka proses running dapat segera dilakukan. Pada penelitian ini digunakan variabel ketinggian media pada biosand filter dan ketinggian diameter media pada biosand filter. Untuk pengambilan sampel dilakukan pada 5 titik yaitu dari reservoar, outlet prasedimentasi, dan outlet dari ketiga reaktor biosand filter. Hal ini ditujukan sebagai reaktor manakah yang paling efisien dalam menyisihkan limbah. Dapat dilihat pada gambar 1 variasi pada reaktor biosand filter dan pada gambar 2 rangkaian peralatan.

Gambar 1. Biosand filter dengan variasi diameter dan ketinggian pada pasir halus

Gambar 2. Rangkaian Peralatan

3. Pembahasan Dan Hasil 3.1 Biosand filter 1

Berikut ini adalah hasil efisiensi gabungan parameter pada biosand filter 1 sebagai berikut:

Tabel 1. Persentase Gabungan Pada Biosand filter 1

BSF 1

Hari COD TSS fosfat nitrat 1 77,56 72,00 34,47 35,83 2 73,61 65,22 34,33 38,48 3 71,71 63,76 33,68 42,08 4 70,28 64,15 35,45 39,95 5 78,88 60,26 35,57 40,75 6 71,00 63,47 33,56 37,84 7 71,16 61,35 34,19 38,64 8 71,49 60,96 35,17 41,74 9 66,21 62,73 34,02 40,42 10 68,35 61,85 34,14 41,02 rata-rata 72,03 63,58 34,46 39,67

Gambar 3. Grafik Efisiensi Gabungan Pada Biosand Filter 1

Analisis yang dapat diambil dari data diatas adalah gambar grafik dengan semua parameter yaitu COD, TSS, nitrat dan fosfat pada reaktor biosand filter 1 bahwa penyisihan yang paling tinggi adalah COD sekitar 72,03%, TSS sekitar 61,35%, nitrat sekitar 39,67%, dan fosfat sekitar 34,46%. Jadi

biosand filter sangat sempurna untuk

menurunkan COD dan TSS, sedangkan untuk nitrat dan fosfat dapat menurunkan tetapi tidak sebanyak COD dan TSS.

3.2 Biosand filter2

Berikut ini adalah hasil efisiensi gabungan parameter pada biosand filter 2 sebagai berikut: 0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 1 3 5 7 9 Ef is ien si (% ) Hari cod tss fosfat nitrat

(4)

BSF 2

Hari COD TSS fosfat nitrat 1 85,37 74,29 35,20 36,37 2 81,02 70,19 35,01 38,99 3 76,59 67,11 34,85 42,68 4 76,89 68,55 36,09 40,49 5 81,47 66,89 36,31 41,43 6 79,22 74,25 34,23 38,42 7 77,67 69,33 34,93 39,23 8 74,12 66,44 35,88 42,40 9 78,08 67,70 34,82 41,21 10 79,82 67,05 34,94 41,61 rata-rata 79,02 69,18 35,23 40,28

Analisis yang dapat diambil dari data diatas adalah gambar grafik dengan semua parameter yaitu COD, TSS, nitrat dan fosfat pada reaktor biosand filter 2 bahwa penyisihan yang paling tinggi adalah COD sekitar 79,02%, TSS sekitar 69,18%, nitrat sekitar 40,28%, dan fosfat sekitar 35,23%. Jadi

3.3 Biosand filter3

Berikut ini adalah hasil efisiensi gabungan parameter pada biosand filter 3 sebagai berikut:

BSF 3

Hari COD TSS fosfat nitrat 1 79,02 73,14 34,83 36,10 2 77,78 67,70 34,67 38,73 3 74,63 65,10 34,07 42,35 4 71,23 66,67 35,77 40,29

BSF 3

Hari COD TSS fosfat nitrat 5 75,86 64,90 35,94 41,02 6 75,32 70,06 33,90 38,10 7 73,95 65,64 34,56 38,90 8 71,93 63,70 35,52 42,04 9 68,04 66,46 34,42 40,75 10 70,18 65,90 34,54 41,28 rata-rata 73,80 66,93 34,82 39,95

Analisis yang dapat diambil dari data diatas adalah gambar grafik dengan semua parameter yaitu COD, TSS, nitrat dan fosfat pada reaktor biosand filter 3 bahwa penyisihan yang paling tinggi adalah COD sekitar 73,80%, TSS sekitar 66,93%, nitrat sekitar 39,95%, dan fosfat sekitar 34,82%., Jadi

4. Kesimpulan

1. Hasil dari analisis yang dilakukan didapat penyisihan rata-rata dari Biosand filter 1, 2, dan 3 dalam COD sebesar 72,03%, 79,02% dan 73,80%. Nitrat sebesar 39,67%, 40,28% dan 39,95%. Fosfat sebesar 34,64%, 35,23% dan 34,82%. TSS sebesar 63,58%, 69,18% dan 66,93%. Dengan konsentrasi awal:COD =218,1 mg/l ; Nitrat =15,00 mg/l ; Fosfat =2,75 mg/l ;Tss =160,5 mg/l

2. Dari variasi ketebalan dan diameter media biosand filter yang sempurna dalam menyisihkan parameter COD, Nitrat, Fosfat dan TSS adalah reaktor 0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 1 3 5 7 9 Ef is ien si (% ) Hari cod tss fosfat nitrat 0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 1 3 5 7 9 Ef is ien si (% ) Hari cod tss fosfat nitrat

(5)

biosand filter 2 dengan media pasir halus berdiameter 0,59 mm, dengan ketinggian 10cm (BSF2) mampu mereduksi COD, Nitrat, Fosfat dan TSS lebih baik dari pada reaktor yang memiliki diameter pasir halus 1,19 mm.

5. Penghargaan

Terimakasih kepada Jurusan Teknik Lingkungan FTSP ITS yang telah memberikan fasilitas sehingga penelitian ini bisa terseleseikan.

6.Pustaka

Alaerts, dkk. 1987. Metode Penelitian Air. Usaha Nasional. Surabaya.

American Public Health Association (APHA), American Water Work Association, Water Environment Federation. 2005. Standard Method For Examination Of Water And Wastewater, USA

AWWA, 1991. Manual of Design for Slow Sand Filtration, Hendricks, D. (Ed), AWWA Research Foundation and American Water Works Association, Denver, CO, USA

Cazetta, J.O dan Villela, L. C. V.2004. “Nitrate Reductase Activity In Leaves And Stems Of Tanner Grass (Brachiaria radicans Napper)“. Sci. Agric. (Piracicaba,Braz.), v.61,n.6, p.640-648, Nov./Dec.2004

Effendi, H. 2003. Telaah Kualitas Air Bagi Pengelolaan Sumber Daya dan Lingkungan Peraiaran. Yogyakarta: Penerbit Kanisius. Hammer, M.J., 1986, Water and Wastewater Technology SI Version, John Wiley &Sons, Singapore.

Hindarko, S., 2003, Mengolah Air Limbah : Supaya Tidak Mencemari Orang Lain,Penerbit ESHA, Jakarta.

Huisman, L.1977. Sedimentation and Flotation Mechanical Filtration. Delft:Delft University of Technology.

Kawamura, S.2000. Integrated Design of Water Treatment Facilities. New York: John Willey and Sons.

Keputusan Menteri Lingkungan Hidup Nomor 112 Tahun 2003 tentang Baku Mutu Air Limbah Domestik

Ligal, S. 2008. Pendekatan Pencegahan dan Penanggulangan Banjir. Jurnal.

Dinamika Teknik Sipil Volume 8, No. 2 Juli 2008.

Metcalf & Eddy, 1993, Wastewater Engineering Treatment Disposal Reuse, McGraw-

Hill Comp

Mikaviani, R 2013, Peningkatan Kualitas air limbah car wash dengan aerasi dan sand filter Surabaya: Tugas Akhir Jurusan Teknik Lingkungan FTSP-ITS

Peraturan Direktur Jenderal Rehabilitasi Lahan dan Perhutanan Sosial No : P. 04/V-ET/2009 Tentang Pedoman Monitoring dan Evaluasi Daerah Aliran Sungai.

Peraturan Peraturan Gubernur Jawa Timur Nomor 72 Tahun 2013 tentang Baku mutu air limbah

Peraturan Pemerintah RI Nomor 82 Tahun 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air, pada ayat 14 Primadani, K. 2011. Pengolahan air baku dari air kali mas surabaya dengan Roughing Filter dan Slow Sand Filter. Surabaya: Tugas Akhir Jurusan Teknik Lingkungan FTSP-ITS

Saeni, M.s.1989. Kimia Lingkungan. IPB, Bogor.

Siregar, S. A. 2005. Instalasi pengolahan Air Limbah. Yogyakarta: Penerbit:Kanisius. Sugiharto, 1987, Dasar-dasar Pengelolaan Air Limbah, UI-PRESS, Jakarta.

Suriawiriya.1993. Mikrobiologi Air. Bandung Sriyadi,B., A. Baihaki, R. Setimahardja dan W. Astika. 1993. “Aktivitas Nitrat Reduktase sebagai Penduga Potensi Hasil Klon-Klon”. The Z u riat 4 (1) :31-38

Tangahu, B.V. dan Warmadewanthi, I.D.A.A., 2001, Pengelolaan Limbah Rumah Tangga Dengan Memanfaatkan Tanaman Cattail