LAPORAN PENELITIAN Studi Pengolahan Air Limbah Industri Jasa Laundry menggunakan Kombinasi Biofilter dan Tanaman Bambu Air
oleh: Dra. Haryati Bawole Sutanto, Dipl. EST, MSc.
UNIVERSITAS KRISTEN DUTA WACANA YOGYAKARTA
2015
HALAMAN PENGESAHAN I. Judul
: Studi Pengolahan
Air Limbah Industy
Jasa
Laundry
Menggunakan Kombinasi Biofilter dan Tanaman Bambu Thema
Air
: Pengelolaan
Lingkungan
Pengusul:
5.
a.
Nama Lengkap
Haryati Bawole Sutanto
b.
Jenis Kelamin
Perempuan
c.
NIK
894E099
d.
Disiplin Ilmu
Biologi Lingkungan
e.
Pangkat/golongan
Penat4 IIVd
f.
Jabatan
AA
FakultaVJurusan
Bioteknologi
IOO
h.
Alamat
:Jl.Dr.Wahidin25 Yogyakarta
i.
Tlp/HP/Fax
: 563929 pswt 454
j.
E-Mail
:haryati
[email protected]
k.
Alamat Rumah
: Jl.
l.
Tlp/HP/Fax
:08122723OO11
lnkasi Kegiatan
:
Kaliurang kn 21,3
Universitas Kristen Duta Wacana
Yogyakart4 6April 2015 Mengetahui,
Dekanfakultas Bioteknologi
Peneliti,
;, Dra.
NIDN:0519016801
Bawole Sutanto, Dipl. EST, MSc.
NIDN:0531036601
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL .............................................................................................. HALAMAN PENGESAHAN................................................................................. DAFTAR ISI …………………………………………………………………...... RINGKASAN..........................................................................................................
i ii iii iv
BAB
I. PENDAHULUAN.................................................................................... 1.1. Latar Belakang Masalah ....................................................................... 1.2. Perumusan Masalah .............................................................................. 1.3. Tujuan Penelitian .................................................................................. 1.4. Manfaat Penelitian ................................................................................
1 1 4 4 4
BAB
II. TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................... 2.1. Limbah Cair Domestik ......................................................................... 2.2. Limbah Detergen……… ...................................................................... 2.3. Penanganan Limbah Cair.. ………………........................................... 2.4.Proses Pengolahan Limbah dengan Biofilm …………………………. 2.5.Keunggulan proses Biofilm… ………………………………………...
5 5 6 8 9 10
BAB
III. METODE PENELITIAN ................................................................... 3.1. Tempat Penelitian ................................................................................ 3.2. Waktu Penelitian.................................................................................... 3.3. Alat &Bahan Penelitian......................................................................... 3.4. Cara Pelaksanaan Penelitian .................................................................
11 11 11 12 12
BAB BAB BAB
IV.HASIL&PEMBAHASAN .................................................................... 15 V.KESIMPULAN & SARAN ................................................................. 21 VI. DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………….. 22
RINGKASAN Upaya mengolah limbah cair sebelum dibuang ke badan air atau ke tempat lainnya adalah tindakan yang sangat perlu diperhatikan. Kendala yang sering terjadi dalam sistem pengolahan limbah adalah besarnya biaya konstruksi, operasional maupun perawatan, dan kadang dibutuhkan keahlian tertentu untuk menjalankan sistem pengolahan limbah. Pencarian desain alternatif suatu sistem pengolahan limbah yang sederhana mudah diterapkan dalam skala rumah tangga atau individual dengan manfaatkan sumber daya yang ada di negara Indonesia perlu ditingkatkan, sejalan dengan pentingnya peningkatan kesadaran masyarakat akan arti pentingnya lingkungan. Semakin banyak ragam jenis kegiatan yang berkembang di daerah perkotaan sebagai akibat dari pertambahan penduduk di perkotaan dan tuntutan kenyamanan yang meningkat menyebabkan bertambah pula volume dan karakter air limbah yang dibuang ke badan air. Salah satu kegiatan yang semakin berkembang akhir-akhir ini adalah usaha jasa Laundry. Industri jasa ini masih belum menerapkan unit pengolahan limbah dan membuang limbah langsung ke badan air. Upaya untuk mengembangkan suatu desain pengolahan limbah yang dapat mengatasi kendala penerapan suatu sistem pengolahan limbah dari segi biaya dan ketersediaan lahan di daerah perkotaan khususnya di daerah padat penduduk menjadi suatu kebuatuhan yang mendesak. Mempertimbangkan aspek ekonomis dan
ketersediaan lahan di daerah
pemukiman , dipandang perlu untuk mendesain suatu system
kombinasi biofilter dan
tanaman airdengan prinsip mikroba tumbuh dan melekat pada media filter dan mendapat suply oksigen yang cukup dan dapat diterapkan untuk mengolah limbah skala individual. Penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk menguji apakah kombinasi sistem biofilter dan tanaman air dapat digunakan sebagai alternatif pengolahan air limbah industri jasa laundry ditinjau dari penurunan kandungan COD, detergen dan nutrien (phospat) dalam limbah. Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat mengembangkan suatu bentuk alternative pengolahan air limbah industri jasa laundry yang sederhana, tidak membutuhkan biaya besar, dapat diterapkan pada skala individual, mudah pengoperasiannya tetapi tetap diharapkan mempunyai efektifitas perbaikan air limbah yang tinggi.
Bab 1 Pendahuluan Salah satu penyebab timbulnya masalah pencemaran air di kota – kota besar adalah banyaknya limbah yang berasal dari rumah tangga
maupun dari industri atau
kegiatan lainnya yang dibuang ke badan air tanpa melewati sistem pengolahan limbah. Permasalahan lingkungan perairan dapat menjadi masalah yang serius jika dikaitkan dengan pertumbuhan penduduk di Indonesia yang berarti juga meningkatnya volume air limbah domestik yang berasal dari pemukiman . Jika tidak ditangani dengan baik, masalah air limbah domestik dapat menjadi ancaman potential terhadap kualitas suatu perairan dan menjadi ancaman yang serius sebagai penyebab pencemaran perairan. 60 % - 70 % air yang digunakan akan terbuang sebagai air limbah yang pada umumnya akan masuk ke badan air tanpa upaya pengolahan terlebih dahulu, sehingga memberikan kontribusi pencemaran dalam badan air. Upaya mengolah limbah cair sebelum dibuang ke badan air atau ke tempat lainnya adalah tindakan yang sangat perlu diperhatikan. Kendala yang sering terjadi dalam sistem pengolahan limbah adalah besarnya biaya konstruksi, operasional maupun perawatan, dan kadang dibutuhkan keahlian tertentu untuk menjalankan sistem pengolahan limbah. Pencarian desain alternatif suatu sistem pengolahan limbah yang sederhana mudah diterapkan dalam skala rumah tangga atau individual dengan manfaatkan sumber daya yang ada di negara Indonesia perlu ditingkatkan, sejalan dengan pentingnya peningkatan kesadaran masyarakat akan arti pentingnya lingkungan. Jika badan air menerima limbah melampaui daya dukung lingkungan dan mengganggu daya pemurnian diri secara alamiah, maka hal ini dapat mengakibatkan pencemaran lingkungan yang dampaknya akan meluas terhadap lingkungan sekitarnya seiring berjalannya waktu. Secara traditional suatu perairan senantiasa dianggap sebagai tempat pembuangan limbah, sekaligus juga sebagai sumber utama 1
kebutuhan air. Jika semakin banyak buangan yang dikeluarkan dan masuk ke perairan tanpa diolah terlebih dahulu, pada akhirnya dapat diperkirakan bahwa suatu perairan tidak mungkin lagi dimanfaatkan untuk keperluan sesuai dengan peruntukannya karena sudah tercemar. Semakin banyak ragam jenis kegiatan yang berkembang di daerah perkotaan sebagai akibat dari pertambahan penduduk di perkotaan dan tuntutan kenyamanan yang meningkat menyebabkan bertambah pula volume dan karakter air limbah yang dibuang ke badan air. Salah satu kegiatan yang semakin berkembang akhir-akhir ini adalah usaha jasa Laundry. Industri jasa ini masih belum menerapkan unit pengolahan limbah dan membuang limbah langsung ke badan air. Upaya untuk mengembangkan suatu desain pengolahan limbah yang dapat mengatasi kendala penerapan suatu sistem pengolahan limbah dari segi biaya dan ketersediaan lahan di daerah perkotaan khususnya di daerah padat penduduk menjadi suatu kebuatuhan yang mendesak. Perlindungan sumber-sumber air dari pencemaran merupakan salah satu aspek penting dalam pertumbuhan ekonomi. Peningkatan kesadaran masyarakat, termasuk para pengusaha dan industriwan, untuk menangani suatu buangan dengan baik juga erat kaitannya dengan usaha penanggulangan pencemaran. Proses pembenahan air buangan yang dikembangkan di negara-negara maju yang secara teknologi sudah maju menggunakan mekanisasi tinggi atau energi yang besar, bukan saja tidak cocok bila ditinjau dari segi keuangan, juga ada kemungkinan tidak cocok bagi negaranegara yang sedang berkembang. Pengembangan proses yang sederhana dan murah merupakan pemecahan paling cocok. Pemecahan demikian disamping memecahkan masalah pencemaran air juga pada waktu yang bersamaan melestarikan sumbersumber air (Mahida, 1984).
Penanganan air limbah yang akan dibuang dalam suatu perairan dapat dilakukan dengan berbagai cara yaitu secara fisik, kimia maupun secara biologi. Banyak 2
penelitian yang sangat intensif dilakukan untuk meningkatkan proses-proses yang berlangsung dan penerapannya. Penerapan penanganan limbah secara biologi dipilih sebagai obyek pengamatan karena merupakan cara yang efektif dan murah dengan memanfaatkan kemampuan mikrobia yang banyak terdapat di alam. (Insam, et al., 2010) Biofilter merupakan bagian dari sistem perlakuan terhadap air secara biologis dimana sistem yg lain menggunakan cara fisika dan kimiawi. Teknologi Biofilter banyak dikembangkan karena sistem pengoperasiannya yang mudah dengan tingkat efisiensi yang tinggi. (Komariyah, 2011, Said, 2000) Selain mikrobia, tumbuhan air juga dapat digunakan pada sistem pengolahan limbah secara biologi ini. Beberapa tanaman air sering diterapkan dalam sistem pengolahan lmbah memanfaatkan lahan basah baik yang alami maupun buatan. (Bawole 2011, Bawole, 2000, Widianingsih, 1998). Mempertimbangkan aspek ekonomis dan ketersediaan lahan di daerah pemukiman , dipandang perlu untuk mendesain suatu system kombinasi biofilter dan tanaman airdengan prinsip mikroba tumbuh dan melekat pada media filter dan mendapat suply oksigen yang cukup dan dapat diterapkan untuk mengolah limbah skala individual.
3
1.2.PERUMUSAN MASALAH Dari uraian tersebut diatas dapat dirumuskan masalah: bagaimana tingkat perbaikan kualitas air limbah dari usaha jasa laundry ditinjau dari tingkat penghilangan kadar nutrien dan kandungan bahan organik, dengan menggunakan kombinasi sistem biofilter dan tanaman air. 1.3. TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN Penelitian ini bertujuan untuk menguji apakah kombinasi sistem biofilter dan tanaman air dapat digunakan sebagai alternatif pengolahan air limbah industri jasa laundry ditinjau dari penurunan kandungan
COD, detergen dan nutrien (phospat) dalam
limbah. 1.4. MANFAAT PENELITIAN Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat mengembangkan suatu bentuk alternative pengolahan air limbah industri jasa laundry yang sederhana, tidak membutuhkan biaya besar, dapat diterapkan pada skala individual, mudah pengoperasiannya tetapi tetap diharapkan mempunyai efektifitas perbaikan air limbah yang tinggi.
4
Bab II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Limbah Cair Domestik Air limbah adalah cairan buangan dari rumah tangga, indutri maupun tempattempat umum lainnya yang mengandung bahan-bahan yang dapat membahayakan kehidupan manusia maupun makhluk hidup lainnya, sehingga dapat mengganggu kelestarian lingkungan. (Metcalf & Eddy, 1991) Seperti diketahui air penting sekali bagi kehidupan manusia. Tanpa adanya air maka kehidupan tidak akan berlangsung. Dalam Kasmidjo (1991) dikatakan bahwa peran utama air bagi kehidupan manusia adalah untuk memenuhi kebutuhan tubuhnya, misalnya minum dan sebagai media segala macam kimiawi tubuh. Penggunaan air untuk keperluan domestik umumnya terdiri atas penggunaan untuk minum, mandi, mencuci, dan keperluan sanitasi. Pola pengunaan air untuk keperluan domestik berbeda-beda karena pengaruh taraf hidup, profesi masyarakat, adat istiadat dan kebiasaan lainnya. Limbah cair merupakan salah satu bentuk limbah yang umumnya dihasilkan oleh industri yang dalam prosesnya banyak menggunakan air. Limbah cair yang dihasilkan dapat sebagai sumber pencemar lingkungan tergantung jumlah, jenis dan kualitas dari bahan pencemaran yang dikandungnya, baik yang bersifat fisik, kimia maupun biologi serta kualitas dan kuantitas lingkungan sebagai penerima (Ginting, 1995). Air limbah rumah tangga pada dasarnya berasal dari ekskresi tubuh yaitu feses dan urine, maupun cairan lain yang berasal dari mandi, cuci, penyediaan makanan maupun pembersihan dapur. Limbah domestik biasanya mengandung bahanbahan yang terdiri dari berbagai bahan kimia deterjen, sabun, lemak, dan minyak, 5
sisa makanan dan lainnya. Dalam Mason (1991) dikatakan bahwa perubahan kualitas air yang disebabkan oleh pencemaran limbah dalam air akan mempengaruhi organisme yang hidup dalam peraiaran, baik secara langsung maupun tidak langsung melalui rendahnya kandungan oksigen terlarut, meningkatnya kekeruhan air yang menyebabkan intensitas cahaya yang masuk air turun, dan selanjutnya akan merubah kondisi substrat. Sifat dan keadaan limbah cair tergantung atas macam bahan yang terkandung didalamnya. Hal ini erat hubungannya dengan asal limbah cair tersebut, yaitu sumber kegiatannya. Macam-macam bahan yang terkandung dalam limbah cair terdapat dalam bentuk larut dan tersuspensi. Bahaya yang mungkin ditimbulkan oleh limbah cair sebenarnya sangat tergantung atas sifat dan keadaan limbah cair tersebut, yang berarti juga tergantung atas macam bahan pencemar yang tergantung di dalamnya. Pada prinsipnya timbulnya bahaya ini dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu timbulnya bahaya langsung dan bahaya tidak langsung oleh komponen pencemar yang dapat mengakibatkan gangguan lingkungan. (Kasmidjo, 1991) Perubahan kualitas air yang disebabkan oleh pencemar limbah dalam air akan mempengaruhi organisme yang hidup dalam perairan tersebut baik secara langsung maupun tidak langsung melalui rendahnya kandungan O 2 terlarut, meningkatnya kekeruhan air yang menyebabkan intensitas cahaya yang masuk dalam air turun dan selanjutnya akan merubah kondisi substrat (Mason, 1991) 2.2.Limbah Detergen Detergen adalah produk konsumen dengan volume yang sangat besar, setelah pemakaiannya
akan
dibuang
sebagai
limbah
domestik.
Sebagai pengganti sabun, detergen telah dianggap sebagai kontributor utama polusi air. Sebagai contoh, formulasi detergen awal mengandung surfaktan nonbiodegradable.Air limbah detergen termasuk polutan atau zat yang mencemari 6
lingkungan karena di dalamnya terdapat zat yang disebut ABS (alkyl benzene sulphonate) yang merupakan detergen tergolong keras. Detergen tersebut umumnya nonbiodegradable. Surfaktan sebagai komponen utama dalam detergen memiliki rantai kimia yang sulit didegradasi alam. (Sutanto, 1996& Widiyani ,2010) Eutrofikasi dan masalah terkait dengan menurunnya kualitas air juga telah menerima banyak perhatian dalam beberapa tahun terakhir terutama dalam hal efek
pada
badan
air.
Fosfat dalam deterjen telah menarik banyak perhatian karena fosfor menyebabkan pencemaran
air. Umumnya
detergen
yang
digunakan sebagai
pencuci
pakaian/laundry merupakan detergen anionic yang memiliki daya bersih tinggi. Fosfat memegang peran penting dalam produk detergen, sebagai softener air. Bahan ini mampuh menurunkan kesadahan air dengan cara mengikat ion kalsium dan magnesium. Berkat aksi softenernya, efektifitas dari daya cuci detergen meningkat. Fosfat tidak memiliki daya racun, bahkan sebaliknya merupakan salah satu nutrisi penting yang dibutuhkan makhluk hidup. Tetapi dalam jumlah yang terlalu banyak, fosfat dapat menyebabkan pengkayaan unsur hara (eutrofikasi) yang ditandai oleh ledakan pertumbuhan tanaman air dan kemudian menyebabkan pencemaran di suatu badan air. (Widiyani, 2010)
2.3. Penanganan Limbah Cair Sumber air limbah pada dasarnya berasal dari domestik, pertanian dan industry. Limbah dari rumah tangga disebut sebagai limbah domestik. Limbah dari restaurant dan hotel karena sifatnya menyerupai limbah rumah tangga sering juga disebut limbah domestik. Limbah, terutama limbah domestik sebenarnya merupakan sumber makanan bagi organisme tertentu. Di daerah pedesaan orang sengaja menggunakan limbah untuk makanan ikan dan ternak lainnya. (Soemarwoto, 1989) 7
Limbah secara umum, baik itu limbah domestik maupun limbah non domestik, sebelum dibuang ke badan air harus diolah terlebih dahulu, karena jika langsung dibuang akan mengakibatkan timbulnya berbagai epidemi penyakit dan menyebabkan turunnya kualitas lingkungan khususnya perairan dan lebih jauh lagi akan mengakibatkan terganggunya proses-proses ekologi. Indonesia sebagai Negara berkembang menghasilkan banyak limbah domestik sehingga perlu pembangunan instalasi pengolahan air limbah. Metode pengolahan air limbah terdiri dari beberapa macam, secara umum proses yang digunakan yaitu fisik, kimia, biologi maupun kombinasi diantara ketiganya untuk meningkatkan efisiensi proses pengolahan limbah. Proses pengolahan air limbah dengan aktivitas mikroorganisme disebut sebagai proses biologis(Metcalf & Eddy, 1991) Pengolahan air limbah secara biologis pada umumnya dapat dibagi menjadi tiga yaitu proses biologis dengan biakan tersuspensi. Beberapa contoh sistem ini antara lain lumpur aktiv dan kolam oksidasi. Proses biologis dengan biakan melekat dengan memanfaatkan media sebagai tempat perlekatan mikroorganisme. Proses ini juga disebut sebagai proses biofilm. Pengolahan air limbah dengan sistem trickling filter dan “Rotating Biological Contactor” (RBC) termasuk dalam proses ini. Proses biologis lainnya dengan menggunakan sistem lagoon atau kolam yang membutuhkan lahan yang luas dan waktu tinggal yang cukup lama dengan aktivitas mikroorganism yang alami. Untuk mempercepat proses penguraian senyawa polutan dan memperpendek waktu tinggal biasanya ditambahkan aerasi dalam sistem ini.Salah satu contoh proses pengolahan limbah dengan sistem ini adalah kolam aerasi atau kolam stabilisasi. Proses pengolahan limbah dengan sistem lagoon kadang dikategorikan sebagai proses biologis dengan biakan tersuspensi.(Metcalf & Eddy, 1991) Cara lain yang dapat dilakukan untuk pengolahan air limbah menjadi air yang sesuai dengan baku mutu limbah cair adalah dengan menggunakan system lahan basah. Lahan basah dapat digunakan sebagai media pengolahan limbah cair yang 8
berasal dari rumah tangga atau kegiatan domestik, serta limbah industri yang beban BOD nya rendah, yaitu dengan menggunakan tanaman air atau yang disebut
juga
tumbuhan
makrofit.
Tumbuhan
makrofit
ini
mempunyai
pertumbuhan yang sangat cepat untuk pengolahan limbah. Jenis-jenis tanaman air yang dapat tumbuh pada lahan basah ini adalah rumput bebek (Lemna sp.), teratai (Nymphaea nouchali), kayambang (Salvinia molesta). (Koottatep & Polpraset, 1997) Pada umumnya tumbuhan akan menyerap unsure-unsur hara yang larut dalam air maupun dalam tanah melalui akarnya baik sebagai bahan nutrisi untuk pertumbuhannya maupun unsur lain yang merupakan bahan pencemar. Tumbuhan air memberi tempat sebagai medium bagi mikrobia untuk melekat dan tumbuh pada akar dan batangnya yang berfungsi mengurai senyawa organic yang terkandung dalam limbah cair. Secara alami mikrobia pathogen perusak akan terhambat pertumbuhannya karena adanya panas yang dihasilkan oleh tumbuhan air. (Green & Dhobie, 1996) 2.4. Proses Pengolahan Limbah dengan System Biofilm System biofilm dapat dilakukan dalam kondisi aerobic, anaerobic atau kombinasi anaerobic dan aerobic. Proses aerobic dilakukan dengan kondisi tersedianya oksigen terlarut dalam reactor dan proses anaerobic saat tidak adanya kehadiran oksigen dalam reactor. Proses kombinasi anaerob-aerob merupakan gabungan kedua proses tersebut dan biasanya digunakan untuk penghilangan kandungan nitrogen dalam limbah melalui proses nitrifikasi dan nitrifikasi. (Said, 2000) Sistem biofiltrasi terdiri dari media penyanggah sebagai medium tempat melekatnya mikroorganisme yang membentuk lapisan bofilm. Lapisan biofilm bagian luar berada dalam kondisi aerob sedangkan yang melekat pada medium berada dalam kondisi anaerob, Kondisi anaerob dan aerob dalam sistem biofilm
9
yang terjadi pada saat bersamaan, memungkinkan proses penghilangan senyawa polutan menjadi lebih mudah. (Hammer, 2012) 2.3. Keunggulan Proses Biofilm Proses ini mudah dalam system pengoperasiannya, tanpa perlu adanya sirkulasi lumpur seperti pada sistem lumpur aktif, sehingga tidak terjadi masalah “bulking sludge”.Dibandingkan proses lumpur aktif, lumpur yang dihasilkan pada proses biofilm relatif lebih sedikit. Proses biofilm dapat diterapkan sebagai system pengolahan air limbah dengan konsentrasi rendah maupun konsentrasi tinggi karena proses pengontrolan yang lebih mudah terhadap mikroorganisme yang tumbuh melekat pada permukaan media penyanggah. Konsentrasi biomassa mikroorganisme persatuan volume relative besar sehingga relative tahan terhadap fluktuasi beban organic maupun beban hidrolik. Jika terjadi perubahan suhu tidak akan terlalu mempengaruhi efisiensi pengolahan karena substrat dapat terdifusi sampai kebagian dalam lapisan biofilm, juga karena lapisan biofilm akan bertambah tebal. (Said, 2000)
10
Bab III. METODE PENELITIAN
3.1. TEMPAT PENELITIAN Penelitian dilakukan di laboratorium Ekologi dan Kimia Fakultas Biologi Universitas Kristen Duta Wacana 3.2.WAKTU PENELITIAN Penelitian berlangung selama 4 bulan dan dilakukan dalam 3 tahapan yaitu : 1. Tahap persiapan dan pembuatan sistem biofilter skala laboratorium yang dikombinasikan dengan tanaman air dan mengkondisikannya sampai mencapai “steady state”. 2. Tahap analisis influen dan efluen dari sistem yang dilakukan secara kontinyu, tahap ini dilakukan di laboratorium 3. Tahap analisis data Kegiatan
Jan.
Feb.
Aprl. Mei
JuniJuliJ
Agst.
Sept.
Mrt. 1. Penyusunan
xx
xxxx
Proposal 2. Persiapan alat
xxxx
dan
bahan 3. Penelitian 4. Tahap I
xxxx
Tahap II 5. Olah
xxxxxx data
xxxx
dan Penulisan
xxxx
Laporan
11
4.2.
ALAT DAN BAHAN PENELITIAN
1. Limbah cair yang berasal dari industri jasa laundri 2. Tanaman bamboo air ( Equisetum hyemale ) 3. Reaktor biofilm dari pipa PVC atau kaca dengan waktu tinggal 2 hari per guci 4. Multi media penyanggah terdiri dari : pasir, kerikil kecil dengan ukuran diameter ± 3 mm, kerikil kasar diameter ± 5 mm dan batu zeolit 5. Timbangan 6. Termometer air raksa 7. Tabung digesti
5. CARA PELAKSANAAN PENELITIAN 1. Desain Penelitian Penelitian ini bersifat eksperimental, dengan memberikan perlakuan terhadap sampel dengan melewatkan ke dalam sistem biofilter dengan multimedia : pasir, kerikil dan batu zeolit dikombinasikan dengan tanaman bambu air Dalam penelitian ini media yang digunakan sebagai media penyanggah dan menumbuhkan tanaman bambu air terdiri atas batu zeolit dengan diameter± 6 – 10 mm, kerikil dengan diameter 5 mm, kerikil berdiameter 3 mm, kerikil dan pasir dengan perbandingan 3 : 2 : 3 : 1, yang disesuaikan dengan volume reaktor, dengan waktu tinggal 2 hari. Konsep aliran pada sistem adalah aliran vertikal (VFS), efluen keluar melalui dasar reaktor.
12
2. Cara Kerja
Penyiapan Reaktor Biofilter Percobaan dilakukan dengan mengoperasikan reactor biofilter dari bak kaca atau pipa PVC dengan volume efektif 50 liter yang diisi dengan media penyanggah disusun dari bawah ke atas terdiri dari batu zeolit dengan diameter 6 – 10 mm, kerikil berdiameter 5 mm, kerikil dengan diameter 3 mm dan lapisan atas terdiri dari pasir. Bagian atas di tanami dengan Air limbah yang digunakan berasal dari salah satu industri jasa laundry yang terletak di kelurahan Klitren dengan system aliran dilakukan dari atas ke bawah (down flow). Aliran air limbah diatur supaya tercapai waktu tinggal 2 hari. Debit air yang keluar (efluent) juga diatur hingga memperoleh kecepatan sama dengan kecepatan influent. Diharapkan limbah akan beradaptasi dengan system biofilter selama 3-4 hari. Efluent diukur nilai DO nya selama kurang lebih 2 minggu untuk mencapai kestabilan. Setelah 2 minggu, dilakukan sampling, tiap minggu dilakukan sebanyak 2 kali pengukuran. Masing-masing pengukuran dilakukan 2 kali ulangan.
Bambu air inlet pasir
Kerikil ø 3 mm
Kerikil ø 5 mm
Zeolit ø 6-10 mm outlet
13
Parameter-parameter yang diamati dan diukur sebagai karakteristik air limbah yang masuk dan keluar sistem meliputi COD dengan menggunakan closed reflux, colorimetric method , pengujian phospat dan detergen dilakukan di laboratorium Penguji Balai Kesehatan Yogyakarta
14
BAB IV HASIL & PEMBAHASAN
4.1 Karakteristik Limbah Cair Industri Laundry Karakteristik air limbah cair dapat diketahui menurut sifat-sifat dan karaktersitik fisika, kimia dan biologis.Dalam menentukan karakteristik limbah cair, ada tiga (3) sifat yang harus diketahui, yaitu: -
karakteristik fisik
-
karakteristik kimiawi
-
karakteristik biologis Limbah usaha jasa laundry mengandung senyawa aktif metilen biru (surfaktan). Detergen
adalah surfactant anionic dengan gugus alkil atau garam dari sulfonat (Reinald, 2010). Berdasarkan peraturan Gubernur Daerah Istimewa Yogyakarta no.7 tahun 2010 tantang baku mutu limbah cair bagi kegiatan industry, baku mutu limbah cair untuk kegiatan industry laundry adalah sebagai berikut: Tabel 4.1. Baku mutu limbah cair untuk kegiatan industry laundry
PARAMETER
SATUAN
KADAR & BEBAN PENCEMAR
KADAR MAX (mg/l)
pH
6,0 – 9,0 ± 30C terhadap suhu udara
Temperatur Konduktivitas
Mhos/cm
1,5625
BOD
mg/l
50
COD
mg/l
125
TSS
mg/l
50
Detergen
mg/l
1000
Debit/Volume limbah
BEBAN PENCEMAR MAX (Kg/Ton)
5
maksimum
15
Karakteristik limbah cair laundry yang digunakan pada penelitian dapat dilihat pada table berkut ini: 4.2. Perbandingan Limbah Cair laundry dengan Baku Mutu Limbah Cair untuk Kegiatan Industri Laundry Parameter Limbah Cair Laundry yang digunakan Baku Mutu Limbah dalam Penelitian
untuk
Kegiatan
Cair
Industry
Laundry SK Gubernur DIY No.7 tahun 2010
BOD (mg/L)
122,8
50
COD (mg/L)
295,63
125
Phospat (mg/L)
4,1
-
Detergen
1,3
-
Dari table tersebut di atas dapat dilihat bahwa beberapa parameter melebihi baku mutu limbah cair dari kegiatan usaha jasa laundry yang sudah ditetapkan di daerah Istimewa Yogyakarta, terutama untuk parameter BOD, COD. Sedangkan untuk parameter kandungan phospat tidak diatur dalam baku mutu. Di beberapa Negara Eropa, penggunaan phospattelah dilarang dan diganti dengan senyawa substitusi yang relative lebih ramah lingkungan (Anonimous, 2009) Phospat memegang peranan penting dalam produk detergen, dan dari hasil analisa limbah laundry yang digunakan dalam penelitian ini ditemukan kandungan phosphate 4,1 mg/L. Phospat sendiri sebenarnya tidak memiliki daya racun tetapi karena sifatnya sebagai nutrisi yang dibutuhkan oleh makhluk hidup, jika dibuang ke badan air dalam jumlah yang berlebihan akan menyebabkan proses eutrofikasi (pengkayaan unsur hara) di badan air yang ditandai dengan adanya ledakan pertumbuhan algae yang secara tidak langsung efeknya akan membahayakan lingkungan (Metcalf & Eddy, 1991).
16
Detergen merupakan suatu derivatik zat organik sehingga akumulasinya menyebabkan meningkatnya COD dan BOD dan angka permanganate sehingga dalam pengolahannya sangat cocok menggunakan teknik biologi, teknik pengolahan secara biologi yaitu dengan bantuan bakteri, koagulasi-flokulasi-flotasi, adsorpsi karbon aktif, dan lumpur aktif (Reinald,2010). 4.2. Hasil Penelitian Pengolahan Limbah Laundry Dalam penelitian ini diterapkan kombinasi reaktor biofilter dengan tanaman bambu air aliran down flow. Media reactor biofilter menggunakan zeolit dan batu kerikil dengan diameter 3 m dan 5 mm serta pasir. Media ini bertujuan untuk menumbuhkan mikroorganisme sehingga membentuk biofilm yang diharapkan mampuh mendegradasi bahan organic (BOD) yang terlarut dalam air limbah laundry, sedangkan tanaman bamboo air diharapkan dapat mengurangi kandungan phospat yang ada dalam dalam detergen. Pada penelitian ini limbah cair dari usaha jasa laundry didiamkan selama ± 4 minggu untuk memberi kesempatan tumbuhnya biofilm,kemudian limbah dialirkan dan diatur untuk mencapai waktu tinggal 2 hari. Parameter BOD, COD, Phospat dan detergen di analisa setelah kondisi system mencapai “steady state”. Hasil pengukuran beberapa parameter pada perlakuan dengan menggunakan kombinasi biofilter dan tanaman bamboo air dapat dilihat pada table 4.3 dibawah ini. Selanjutnya limbah laundry yang ditampung dalam bak penampung dan kemudian dialirkan dalam bak perlakuan disebut sebagai influent dan keluarannya setelah melewati bak perlakuan dengan waktu tinggal 2 hari disebut sebagai effluent.
17
Tabel. 4.3. Hasil Pengukuran rerata beberapa parameter pada system kombinasi biofilter dan tanaman bamboo air
Parameter
Satuan
Influent
Effluent
Efisiensi penurunan (%)
COD
mg/L
275,62
122,98
55,38
BOD
mg/L
67,3
32,43
51,8
Phospat
mg/L
2,77
2,2
20,58
Detergen
mg/L
0,703
0,263
62,59
Secara keseluruhan hasil dari perlakuan pengolahan dengan kombinasi biofilter dan tanaman bamboo air menunjukan perbaikan/penurunan beberapa parameter dengan prosentase efisiensi penurunan yang tinggi, > 50 %, terutama untuk parameter penurunan bahan organik, BOD, COD dan detergen. Kebutuhan oksigen kimiawi yang tergambar dalam nilai COD merupakan jumlah oksigen yang diperlukan untuk mengoksidasi bahan pencemar dalam air melalui reaksi kimia. Karena pengukuran kebutuhan oksigen ini melalui reaksi kimia, pengukuran COD tidak dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu, pH, zat toksik dan aktivitas mikroorganisme. Sebaliknya factor lingkungan ini akan mempengaruhi pengukuran BOD, sehingga nilai COD selalui menunjukan lebih tinggi dari nilai BOD. Konsentrasi COD setelah melewati system perlakuan seperti ditunjukan pada table 4.3 mengalami efisiensi penurunan sebesar 55,38% dan keluarannya telah memenuhi baku mutu limbah cair dari kegiatan industri laundry (kadar maksimum 125 mg/L). Penurunan konsentrasi COD ini juga menunjukan terjadinya penurunan beban organik dalam limbah sehingga jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasinya juga mengalami penurunan. Berkurangnya kandungan bahan organic dimungkinkan karena kerja mikroorganisme yang ada dalam system, juga karena proses absorbs dan adsorbs tanaman. Hasil perbaikan yang sama juga ditunjukan untuk parameter BOD yang mengalami efisiensi penurunan sebesar 51,8%. BOD pada effluent mencapai 32,45 mg/L atau dibawah batas 18
maksimum baku mutu limbah cair industri laundry (50 mg/L). Kebutuhan Oksigen Biologi (BOD) merupakan jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh bakteri aerobic dalam system untuk menstabilkan bahan pencemar organik melalui proses oksidasi biologis. Penurunan konsentrasi BOD dapat disebabkan karena berkurangya kandungan bahan organic dalam limbah yang masuk dalam system pengolahan. Jika bahan organik dalam limbah tinggi maka oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi bahan organic oleh mikroorganisme juga menjadi besar, hal ini menyebabkan nilai BOD menjadi tinggi. Demikian juga sebaliknya jika kandungan bahan organic dalam limbah berkurang atau menjadi rendah, maka oksigen yang digunakan untuk mengoksidasinya menjadi lebih sedikit dan ditunjukan dengan nilai BODyang rendah. Dengan kehadiran mikroorganisme yang melekat pada media system biofilter memungkinkan terjadinya perombakan bahan bahan organik. Nilai efisiensi penurunan kadar phospat menjadi nilai yang paling kecil dibandingkan efisiensi penurunan nilai parameter lainnya, walaupun dari hasil analisa menunjukan adanya proses yang menyebabkan berkurangnya kandungan phospat pada effluent setelah dilewatkan pada system pengolahan. Ortophospat merupakan bentuk phospat yang dapat dimanfaatkan secara langsung oleh tumbuhan akuatik untuk proses fotosintesis, respirasi, transfer dan penyimpanan energy, sehingga memungkinkan terjadinya penyerapan phospat.
Gambar 4.1. Perbandingan influent dan effluent Limbah Laundry dengan penerapan sistem kombinasi biofilter dan tanaman bambu air
19
Pengolahan limbah laundry dengan kombinasi system biofilter dan tanaman bamboo air juga menunjukan efektifitas penghilangan detergen dengan efisiensi penurunan sebesar 62,59%. Kinerja media filtrasi dapat terlihat dengan adanya penurunan di semua parameter yang diukur, sehingga terlihat bahwa kualitas effluent lebih baik dibandingkan kualitas influent. Secara fisik air olahan dengan kombinasi system biofilter dan tanaman bamboo air menghasilkan air yang sangat jernih dibandingkan air limbah sebelum diolah (influent), perbandingan warna air limbah sebelum dan sesudah diolah dapat dilihat pada gambar 4.1. Dari keseluruhan parameter yang dianalisa, ditunjukan bahwa setelah melewati sistem pengolahan tidak ada parameter yang melebihi baku mutu limbah untuk kegiatan industri laundri yang sudah ditetapkan. Dengan rendahnya efisiensi penurunan phospat variasi biologis dan hidrologis masih perlu dipikirkan untuk peningkatan kualitas sistem pengolahan.
20
BAB V. KESIMPULAN dan SARAN A. Kesimpulan 1. Sistem kombinasi Biofilter dan tanaman bambu air dapat memperbaiki kualitas air limbah yang berasal dari industri jasa laundry 2. Efisiensi penurunan COD (chemical Oxygen Demand) mencapai 55,38%, penurunan BOD (Biological Oxygen Demand) sebesar 51,8 %, penghilangan phospat sebesar 20, 58% dan efisiensi penurunan kandungan detergen sebesar 62,59 %. 3. Ditinjau dari nilai COD dan BOD setelah melewati sistem pengolahan menunjukan hasil dibawah baku mutu yang ditentukan dapat dikatakan bahwa kombinasi sistem biofilter dan tanaman bambu air adapat diterapkan sebagai alternatif pengolahan air limbah dari industri jasa laundri.
B. Saran Dari hasil penelitian ini dapat dipahami bahwa kombinasi sistem biofilter dan tanaman bambu air dapat digunakan sebagai alternatif sistem pengolahan limbah dari industri jasa laundri. Untuk peningkatan efisiensi sitem pengolahan dibutuhkan penelitian lanjutan untuk melihat variasi biologis, meninjau eksplorasi tanaman yang digunakan yang lebih efektif untuk penyerapan nutrien. Pemilihan jenis media tumbuhnya mikroorganisme perlu di pertimbangkan dengan membandingkan media yang memiliki luas permukaan yang besar sebagai tempat terbentuknya biofilm..
21
Bab VI. DAFTAR PUSTAKA
1. Bawole, H., 2000. Lahan Basah Buatan, Suatu Alternatif Pengolahan Limbah Domestik. 2. Bawole, H. & Prihatmo, G. , 2011. Lahan Basah Buatan, Sebuah Alternatif Penerapan Pengolahan Limbah Pasar Ikan Pantai Depok, Parangtritis, Bantul DIY.
3. Ginting, P., 1995. Mencegah dan Mengendalikan Pencemaran Industri, Pustaka Sinar Harapan, Jakarta 4. Green, M.B., P.Griffin and D. Dhobie, 1996. Removal of Bacteria in Subsurface Flow Wetlands, Elsevier Science Ltd. Oxford, UK. 5. Hammer
& Hammer, 2012. Water and Wastewater Technology, Pearson Education
International, USA. 6. Insam, H., LF. Whittle, N. Goberna, 2010. Microbes at Work, Springer, Germany 7. Kasmidjo, R.B., 1991. Penanganan Limbah Pertanian, Perkebunan dan Industri Pangan, Pusat Antar Universitas Pangan dan Gizi, Proyek Peningkatan Perguruan Tinggi UGM 8. Komariyah S. & Sugito, 2011. Perencanaan IPAL Biofilter di UPTD Kesehatan Puskesmas Gondangwetan Kabupaten Pasuruan, Jurnal Teknik WAKTU Vol.9 No.2. 9. Koottatep, T. and C. Polpraset, 1997. Role of Plant uptake on Nitrogen Removal in Constructed Wetlands Located in the Tropics, Elsevier Science Ltd, Great Britain 10. Mahida. U.N.,1984. Pencemaran Air dan Pemanfaatan Limbah Industri. CV Rajawali, Jakarta 11.Mason, 1991. Biology of Fresh Water Pollution, Longman Inc., New York 12.Metcalf and Eddy, 1991. Waste Water Engineering Treatment, Disposal and Reuse, Mc. Graw-Hill, Inc., New York 13. R.Best,
2010.
Pencemaran
yang
Berasal
dari
Kegiatan
Laundry,
best-
reinald.blogspot.com.
22
14. Said N., 2000. Teknologi Pengolahan Air Limbah dengan Proses Biofilm Tercelup. Jurnal Teknologi Lingkungan, Vol.1 No. 2 15. Soemarwoto, 1989. Ekologi Lingkungan Hidup dan Pembangunan, Djambatan, Jakarta 16. Sugiharto, 1987. Dasar-dasar Pengolahan Limbah, Penerbit Universitas Indonesia, Jakarta. 17. Sutanto,H.1996. Purification of Wastewater from Detergent Factory by a Biological Rotor, International Institute for Infrastructural, Hydraulic and Environmental Enggineering. 18. Widianingsih, I. 1998,Alternatif Pengolahan Limbah Domestik dengan Sistem Lahan Basah Buatan. 19. Widiyani P. 2010. Dampak dan Penanganan Limbah Deterjen, Program Studi Kesehatan Masyarakat Veteriner, Fakultas Kedokteran Hewan, Institut Pertanian Bogor.
23
PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS KRISTEN DUTA WACANA Jl. Dr. Wahidin Sudirohusodo 5-25 Yogyakarta - 55224 lndonesia Telp. +62 274 563929 Ext.2L3-274 Fax. +62 274 573235
E-mail :
[email protected] URL : http://library.ukdw.ac.id
No : 129lH.ol/Perpus/UKDV2015
Kepala Perpustakaan Universitas Kristen Duta Wacana (UKDW) dengan ini menerangkan
bahwa Laporan Penelitian yang ditulis oleh
:
Nama
: Dra. Haryati Bawole Sutanto, Dipl. EST., M.Sc
Jabatan
: Dosen Program Studi Biologi
Fakultas : Bioteknologi Universitas Kristen Duta Wacana telah diarsipkan dan menjadi koleksi Perpustakaan UKDW dengan deskripsi sebagai
berikut:
1
stuUi pengJafra" eir fiiUrfr l"drrtri l"r" trr"d,y Menggunakan Kombinasi Biofilter Dan Tanaman Bambu Air
Demikian surat keterangan ini dibuat untuk dapat dipergunakan sebagaimana mestinya.
Yogyakarta, 7 Mei 2015 {gpOla Perpustakaan UKDW
irs Rachmat Chrismanto, S.Kom.,
M.G
