PENGGUNAAN SERBUK BIJI KELOR (Moringa oleifera) SEBAGAI KOAGULAN DAN FLOKULAN DALAM PERBAIKAN KUALITAS AIR LIMBAH DAN AIR TANAH
INDRA RANI YULIASTRI
PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2010 M/ 1432 H
PENGGUNAAN SERBUK BIJI KELOR (Moringa oleifera) SEBAGAI KOAGULAN DAN FLOKULAN DALAM PERBAIKAN KUALITAS AIR LIMBAH DAN AIR TANAH
Skripsi Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Program Studi Kimia Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta
Oleh : INDRA RANI YULIASTRI 106096003223
PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2010 M/ 1432 H
PENGGUNAAN SERBUK BIJI KELOR (Moringa oleifera) SEBAGAI KOAGULAN DAN FLOKULAN DALAM PERBAIKAN KUALITAS AIR LIMBAH DAN AIR TANAH
Skripsi Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Program Studi Kimia Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta
Oleh : INDRA RANI YULIASTRI 106096003223
Menyetujui, Pembimbing I
Pembimbing II
Hendrawati, M.Si NIP. 19720815 200312 2 001
Nurhasni, M.Si NIP. 19740618 200501 2 005
Mengetahui, Ketua Program Studi Kimia
Sri Yadial Chalid, M.Si NIP. 19680313 200312 2 001
PENGESAHAN UJIAN Skripsi berjudul ”Penggunaan Serbuk Biji Kelor (Moringa oleifera) Sebagai Koagulan dan Flokulan dalam Perbaikan Kualitas Air Limbah dan Air Tanah” yang ditulis oleh Indra Rani Yuliastri, NIM 106096003223 telah diuji dan dinyatakan ”Lulus” dalam sidang Munaqosyah Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta pada tanggal 10 Desember 2010. Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Strata Satu (S1) Program Studi Kimia.
Menyetujui, Penguji I
Penguji II
Adi Riyadhi, M.Si NIP. 19780621 200910 1 003
Drs. Dede Sukandar, M.Si NIP. 19650104 199103 1 004
Pembimbing I
Pembimbing II
Nurhasni, M.Si NIP. 19740618 200501 2 005
Hendrawati, M.Si NIP. 19720815 200312 2 001
Mengetahui,
Dekan Fakultas Sains dan Teknologi
Ketua Program Studi Kimia
Dr. Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis NIP. 19680117 200112 1 001
Sri Yadial Chalid, M.Si NIP. 19680313 200312 2 001
PERNYATAAN DENGAN INI SAYA MENYATAKAN BAHWA SKRIPSI INI ADALAH HASIL KARYA SENDIRI YANG BELUM PERNAH DIAJUKAN SEBAGAI SKRIPSI ATAU KARYA TULIS ILMIAH PADA PERGURUAN TINGGI ATAU LEMBAGA MANAPUN
Jakarta, Desember 2010
INDRA RANI YULIASTRI 106096003223
KATA PENGANTAR
Bismillahirrahmanirrahim Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh Segala puji bagi Allah SWT yang Maha Esa lagi Maha Perkasa yang mengatur hidup dan kehidupan manusia dan para makhluk-Nya yang lain. Atas berkat rahmat dan karunia serta ridho-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Penggunaan Serbuk Biji Kelor (Moringa oleifera) Sebagai Koagulan dan Flokulan Dalam Perbaikan Kualitas Air Limbah dan Air Tanah”. Skripsi ini dimaksudkan untuk memenuhi salah satu syarat menempuh ujian Sarjana Sains pada Program Studi Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta. Dalam penyusunan skripsi ini, penulis mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, oleh karena itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Dr. Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri (UIN) Syarif Hidayatullah Jakarta. 2. Sri Yadial Chalid, M.Si selaku Ketua Program Studi Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri (UIN) Syarif Hidayatullah Jakarta. 3.
Hendrawati, M.Si. selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan bimbingan dan semangat serta nasihat kepada penulis dalam menyelesaikan penelitian dan skripsi.
4.
Nurhasni, M.Si. selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan masukan dan motivasi serta membantu penulis dalam menyusun skripsi ini. vi
5.
Adi Riyadhi, M.Si selaku Dosen Penguji I dan Drs. Dede Sukandar, M.Si selaku Dosen Penguji II yang telah memberikan saran yang membangun dan masukan untuk perbaikan skripsi ini.
6. Kedua orang tua dan kedua adikku tercinta yang tiada henti memberikan doa dan dukungan moril maupun materil yang begitu luar biasa selama pelaksanaan tugas akhir. 7. Seluruh dosen, karyawan dan laboran Program Studi Kimia, terima kasih atas ilmunya yang bermanfaat bagi penulis. 8. Sahabatku di setiap waktu, Diah, Pipit, dan Lintang, terima kasih atas bantuan, semangat, dan kebersamaan di saat-saat yang sulit dan mudah. 9. Ahmad Zulfikar Fauzi yang telah memberikan bantuan dan dukungannya kepada penulis. 10. Teman-teman Kimia 2006, terima kasih atas keceriaan yang selalu kita bagi. 11. Semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan skripsi ini. Akhir kata semoga skripsi ini bermanfaat bagi penulis khususnya dan bagi pembaca umumnya. Dengan segenap kerendahan hati penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan. Saran dan kritik yang membangun dari pembaca sangat penulis harapkan. Wassalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh Jakarta, Desember 2010
Penulis
vii
vii
DAFTAR ISI
Halaman KATA PENGANTAR ................................................................................
vi
DAFTAR ISI ................................................................................................
viii
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................
xii
DAFTAR TABEL .....................................................................................
xiv
DAFTAR LAMPIRAN ..............................................................................
xv
ABSTRAK ...................................................................................................
xvi
ABSTRACT ................................................................................................. xvii BAB I PENDAHULUAN ...........................................................................
1
1.1. Latar Belakang .....................................................................................
1
1.2. Perumusan Masalah ............................................................................
3
1.3. Hipotesis...............................................................................................
3
1.4. Tujuan Penelitian .................................................................................
4
1.5. Manfaat Penelitian ..............................................................................
4
1.6. Pembatasan Masalah ...........................................................................
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA.................................................................
5
2.1. Air…………………………………………………...........................
5
2.1.1. Pencemaran Air ..........................................................................
6
2.1.2. Sumber Pencemaran Air ............................................................
8
2.1.3. Kualitas Air ................................................................................
9
2.2. Air Tanah ............................................................................................
16
2.3. Air Limbah ...........................................................................................
17
viii
2.3.1. Limbah Cair Industri Tekstil ......................................................
17
2.3.2. Pengolahan Limbah Cair ............................................................
19
2.3.3. Baku Mutu Air Limbah Industri ................................................
20
2.4. Koagulasi dan Flokulasi .......................................................................
22
2.4.1. Koagulan dan Flokulan ..............................................................
24
2.4.2. Mekanisme Koagulasi ................................................................
25
2.4.3. Faktor yang Mempengaruhi Koagulasi dan Flokulasi ...............
28
2.5. Moringa oleifera ..................................................................................
30
2.6. Jar Test .................................................................................................
34
2.7. Metode Most Probable Number (MPN) ..............................................
36
2.8. Logam Berat .........................................................................................
37
2.8.1. Kadmium (Cd) ...........................................................................
37
2.8.2. Kromium (Cr) ............................................................................
38
2.8.3. Mangan (Mn) .............................................................................
39
2.9. Spektroskopi Serapan Atom (SSA)......................................................
40
2.9.1. Prinsip Kerja SSA ......................................................................
41
2.9.2. Komponen-komponen SSA .......................................................
42
2.10. Turbidimeter.........................................................................................
44
BAB III METODE PENELITIAN ............................................................
45
3.1. Waktu dan Tempat Penelitian ..............................................................
45
3.2. Bahan dan Alat .....................................................................................
45
3.2.1. Bahan .........................................................................................
45
3.2.2. Alat .............................................................................................
46
ix
ix
3.3. Metode Penelitian ................................................................................
46
3.3.1. Persiapan Sampel .......................................................................
46
3.3.2. Pembuatan Larutan Moringa oleifera ........................................
46
3.3.3. Analisa Laboratorium ................................................................
47
3.3.4. Pengukuran Temperatur .............................................................
48
3.3.5. Pengukuran pH ...........................................................................
48
3.3.6. Pengukuran Konduktifitas..........................................................
48
3.3.7. Pengukuran Turbiditas ...............................................................
49
3.3.8. Pengukuran Oksigen Terlarut ....................................................
49
3.3.9. Total Koliform Menggunakan Prosedur MPN...........................
50
3.3.10. Pengukuran Kadar logam .........................................................
50
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ....................................................
52
4.1. Nilai Temperatur Setelah Penambahan Koagulan ...............................
52
4.2. Pengaruh Penggunaan M. oleifera Terhadap Perubahan Turbiditas ....
52
4.3. Pengaruh Penggunaan M. oleifera Terhadap Perubahan pH ...............
55
4.4. Pengaruh Penggunaan M. oleifera Terhadap Perubahan Konduktifitas
57
4.5. Pengaruh Penggunaan M. oleifera Terhadap Perubahan Total Koliform 60 4.6. Pengaruh Penggunaan M. oleifera Terhadap Perubahan Kadar Logam
62
4.7. Pengaruh Penggunaan M. oleifera Terhadap Oksigen Terlarut ...........
64
4.8. Karakteristik Penggunaan Koagulan M. oleifera .................................
66
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................
68
5.1. Kesimpulan ..........................................................................................
68
5.2. Saran.....................................................................................................
69
x
x
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................
70
LAMPIRAN .................................................................................................
75
xi
xi
DAFTAR GAMBAR
Halaman 1. Moringa oleifera ....................................................................................
31
2. Asam Oleat.............................................................................................
32
3. Asam Palmitat ........................................................................................
32
4. Asam Glukonat ......................................................................................
32
5. Asam Linoleat ........................................................................................
32
6. Biji Moringa oleifera .............................................................................
33
7. Jar Test...................................................................................................
35
8. Struktur 4α L-ramnosiloksi-benzil-isotiosianat .....................................
37
9. Diagram alir SSA ...................................................................................
43
10. Pengaruh penambahan koagulan terhadap kadar logam air limbah .......
62
11. Buah Kelor Muda ...................................................................................
84
12. Buah Kelor Tua ......................................................................................
84
13. Biji Kelor Muda .....................................................................................
84
14. Biji Kelor Tua ........................................................................................
84
15. Serbuk Biji Kelor ...................................................................................
84
16. Larutan Kelor .........................................................................................
84
17. PAC ........................................................................................................
84
18. Sampel Air Limbah dan Air Tanah ........................................................
84
19. Proses Koagulasi (Detention Time 1 jam)..............................................
85
20. Lokasi Sampling Limbah .......................................................................
85
xii
21. Sampling Air Limbah .............................................................................
85
22. Uji MPN Seri 3 ......................................................................................
85
23. Portable Turbidimeter............................................................................
85
xiii
xiii
DAFTAR TABEL
Halaman 1. Hubungan DO dengan Kualitas Air .......................................................
11
2. Nilai temperatur setelah penambahan koagulan ....................................
52
3. Variasi konsentrasi koagulan terhadap turbiditas ..................................
53
4. Nilai turbiditas setelah penambahan koagulan.......................................
54
5. Variasi konsentrasi M. oleifera terhadap pH .........................................
56
6. Nilai pH setelah penambahan koagulan .................................................
57
7. Variasi konsentrasi M. oleifera terhadap konduktifitas .........................
58
8. Nilai konduktifitas setelah penambahan koagulan.................................
58
9. Nilai total koliform per 100 ml sampel ..................................................
60
10. Nilai DO dan BOD.................................................................................
65
11. Pengaruh penambahan koagulan terhadap parameter uji dari sampel ...
67
12. Hasil Pengujian Parameter Fisik Pada Limbah Cair ..............................
76
13. Hasil Pengujian Parameter Fisik Pada Air Tanah ..................................
77
14. Hasil Pengujian pH Pada Air Limbah ....................................................
78
15. Hasil Pengujian pH Pada Air Tanah ......................................................
79
16. Hasil Pengujian Kadar Logam Pada Sampel .........................................
80
17. Hasil Pengujian Nilai MPN Pada Sampel ..............................................
81
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman 1. Diagram Alir Pembuatan Larutan Moringa oleifera..............................
75
2. Data Pengujian Parameter Fisik .............................................................
76
3. Data Pengujian Parameter Kimia ...........................................................
78
4. Data Pengujian Parameter Biologi .........................................................
81
5. KEPMENLH NOMOR: KEP-51/MENLH/10/1995 .............................
82
6. LAMPIRAN A. IX KEPMENLH ..........................................................
83
7. Dokumentasi Penelitian .........................................................................
84
xv
ABSTRAK INDRA RANI YULIASTRI. Penggunaan Serbuk Biji Kelor (Moringa oleifera) Sebagai Koagulan dan Flokulan Dalam Perbaikan Kualitas Air Limbah dan Air Tanah. Dibawah bimbingan Hendrawati, M.Si dan Nurhasni, M.Si. Pengolahan air limbah dan air tanah yang banyak dilakukan adalah dengan menggunakan koagulan sintetis PAC, padahal penggunaannya dapat beresiko bagi kesehatan dan lebih mahal. Penelitian ini dilakukan untuk melihat pengaruh biji kelor (Moringa oleifera) sebagai koagulan alami pengganti koagulan sintetis. Moringa menurunkan turbiditas limbah cair sebesar 98,6%, konduktifitas sebesar 10,8%, BOD sebesar 11,7%, dan menghilangkan kadar logam (Cd, Cr, Mn). Pada air tanah, M. oleifera menurunkan turbiditas sebesar 97,5%, konduktifitas sebesar 53,4%, dan BOD sebesar18%. Pengunaan koagulan M. oleifera juga menurunkan nilai total koliform pada sampel. M. oleifera tidak menurunkan nilai pH seperti penggunaan PAC sehingga tidak memerlukan pengolahan lanjutan untuk menaikkan pH. Kata kunci: Kelor (Moringa oleifera), Koagulan alami, Air limbah, Air tanah
xvi
ABSTRACT INDRA RANI YULIASTRI. Use of Drumstick (Moringa oleifera) Seed Powder as Coagulant and Flocculent to Improve Quality of Waste Water and Ground Water. Under direction of Hendrawati, M.Si and Nurhasni, M.Si. Waste water and ground water treatment are mostly using PAC, a synthetic coagulant, which is provides risk of health and more expensive cost. The research was carried out to observe the effects of drumstick (Moringa oleifera) seed as natural coagulant to replaces synthetic coagulant. M. oleifera reduces turbidity of waste water for 98,6%, conductivity for 10,8 %, BOD for 11,7%, and removes metal contains (Cd, Cr, Mn). M. oleifera removes turbidity of ground water for 97,5%, conductivity for 53,4 %, and BOD for 18%. Use of Moringa also reduces total number of coliform. M. oleifera does not reduce the pH as PAC, hence does not require further treatment to increase pH. Key word: Drumstick (Moringa oleifera), Natural coagulant, Waste water, Ground water
xvii
BAB I PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang Air merupakan senyawa yang sangat penting bagi kehidupan umat
manusia dan makhluk hidup lainnya dan fungsinya bagi kehidupan tidak dapat digantikan oleh senyawa lainnya. Hampir semua kegiatan yang dilakukan manusia membutuhkan air. Kuantitas dan kualitas air yang sesuai dengan kebutuhan manusia merupakan faktor penting yang menentukan kesehatan hidupnya. Kualitas air berhubungan dengan adanya bahan-bahan lain yang terkandung dalam air, terutama senyawa-senyawa sintetik baik dalam bentuk organik maupun anorganik juga adanya mikroorganisme (Achmad, 2004). Metode pengolahan air, terutama air limbah yang umum digunakan adalah pengolahan secara fisika-kimia, yaitu koagulasi-flokulasi diikuti dengan sedimentasi. Dalam proses koagulasi-flokulasi biasanya digunakan alum atau tawas sebagai koagulan. Akan tetapi, metode ini sering mengalami kegagalan karena prosesnya terlalu kompleks serta memerlukan biaya yang relatif tinggi (Chandra, 1998). Oleh karena itu diperlukan penelitian tentang penggunaan bahan alami yang dapat digunakan untuk mengolah air limbah. Diantara seluruh tanaman yang telah diuji selama bertahun-tahun, serbuk hasil proses dari biji kelor (Moringa oleifera) menunjukkan hasil yang efektif sebagai koagulan untuk pengolahan air dan dapat dibandingkan dengan alum (koagulan sintetik yang biasa digunakan). Dari laporan-laporan yang ada,
1
1
terdapat dugaan bahwa serbuk tersebut juga memiliki sifat antimikroba (Postnote, 2002). Pada proses pengolahan limbah cair industri tekstil biasanya digunakan koagulan dan flokulan yang berfungsi untuk mengendapkan partikel terlarut. Pengendapan ini dilakukan untuk mempermudah proses pengolahan berikutnya pada mesin clarifier yang berfungsi untuk menjernihkan limbah cair. Proses koagulasi dan flokulasi merupakan proses pretreatment pada pengolahan air limbah yang berasal dari industri tekstil (Kristanto, 2002). Demikian juga dengan pengolahan air tanah, koagulan digunakan pada awal proses. Koagulan dan flokulan yang biasa digunakan dalam pengolahan adalah bahan sintetis. Penggunaan koagulan sintetis ini dapat digantikan dengan bahan alami atau yang disebut biokoagulan. Salah satu bahan alami yang dapat digunakan adalah serbuk biji kelor (Moringa oleifera). Penggunaan bahan alami dilakukan sebisa mungkin untuk mengurangi penggunaan bahan sintetis dengan tujuan “back to nature”. Proses koagulasi dengan M. oleifera telah memberikan keuntungan dibandingkan dengan pengolahan air yang menggunakan bahan sintetis karena bersifat alami dan dilaporkan dapat dikonsumsi. Biaya penggunaan koagulan alami ini akan lebih murah dibandingkan penggunaan koagulan yang biasa digunakan (alum) untuk pemurnian air (Amagloh, 2009). Mengingat hal tersebut, penelitian ini dilakukan untuk melihat kemampuan serbuk biji kelor (Moringa oleifera) yang telah matang dan dikeringkan, sebagai koagulan dalam proses pengolahan air limbah yang berasal dari industri tekstil dan air tanah. Parameter kualitas air yang diuji
2
dalam penelitian ini diantaranya turbiditas, konduktifitas, kadar logam (Cd, Cr, Mn), BOD, DO, total koliform, dan pH.
1.2. Perumusan Masalah Dalam penelitian ini, dirumuskan permasalahan sebagai berikut: 1.
Apakah serbuk biji kelor (Moringa oleifera) memiliki kemampuan sebagai koagulan dan flokulan pada air limbah yang berasal dari industri tekstil dan air tanah?
2. Apakah penggunaan serbuk biji kelor (Moringa oleifera) sebagai koagulan dan flokulan dapat memperbaiki kualitas air limbah dan air tanah, berdasarkan parameter turbiditas, konduktifitas, kadar logam (Cd, Cr, Mn), BOD, DO, total koliform dan pH? 3. Berapakah dosis penggunaan serbuk biji kelor (Moringa oleifera) yang optimal untuk memperbaiki kualitas air limbah dan air tanah, berdasarkan parameter turbiditas, konduktifitas, kadar logam (Cd, Cr, Mn), BOD, DO, total koliform dan pH?
1.3. Hipotesa 1. Serbuk biji kelor (Moringa oleifera) memiliki kemampuan sebagai koagulan dan flokulan pada air limbah yang berasal dari industri tekstil dan air tanah. 2. Serbuk biji kelor (Moringa oleifera) dapat digunakan sebagai koagulan dan flokulan, menggantikan koagulan alum atau PAC untuk memperbaiki kualitas air limbah dan air tanah.
3
1.4. Tujuan Penelitian 1. Mengamati pengaruh penggunaan serbuk biji kelor (Moringa oleifera) sebagai koagulan dan flokulan pada pengolahan air limbah yang berasal dari industri tekstil dan air tanah. 2. Menganalisis dosis optimal penggunaan serbuk biji kelor (Moringa oleifera) untuk memperbaiki kualitas air limbah dan air tanah, berdasarkan parameter turbiditas, konduktifitas, kadar logam (Cd, Cr, Mn), BOD, DO, total koliform dan pH.
1.5. Manfaat Penelitian Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah dapat memberikan informasi bahwa serbuk biji Moringa oleifera memiliki kemampuan sebagai biokoagulan dalam memperbaiki kualitas air limbah dan air tanah untuk menggantikan koagulan sintetik yang biasa digunakan.
1.6. Pembatasan Masalah Biji kelor (Moringa oleifera) yang digunakan sebagai koagulan adalah supernatan dari serbuk biji kelor (Moringa oleifera) yang telah dilarutkan dalam aquades.
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1.
Air Air merupakan komponen lingkungan yang penting bagi kehidupan.
Makhluk hidup di muka bumi ini tak dapat terlepas dari kebutuhan akan air. Namun demikian, air dapat menjadi malapetaka bilamana tidak tersedia dalam kondisi yang benar, baik kualitas maupun kuantitasnya. Dalam jaringan hidup, air merupakan medium untuk berbagai reaksi dan proses ekskresi (Achmad, 2004). Air bersih sangat dibutuhkan oleh manusia, baik untuk keperluan hidup sehari-hari, untuk keperluan industri, untuk kebersihan sanitasi kota, maupun untuk keperluan pertanian dan lain sebagainya. Dewasa ini, air menjadi masalah yang perlu mendapat perhatian yang serius. Untuk mendapat air yang baik sesuai dengan standar tertentu, saat ini menjadi barang yang mahal, karena air sudah banyak tercemar oleh bermacam-macam limbah dari berbagai hasil kegiatan manusia. Sehingga secara kualitas, sumberdaya air telah mengalami penurunan. Demikian pula secara kuantitas, yang sudah tidak mampu memenuhi kebutuhan yang terus meningkat. Setiap tahun berjuta ton partikel padat terlepas di udara melalui cerobong asap pabrik dan knalpot kendaraan sehingga mengkontaminasi awan yang terbentuk, sehingga hujan yang turun pun dari hari ke hari semakin tinggi derajat keasamannya, yang kemudian di dalamnya terkandung zat-zat yang berbahaya bagi tubuh kita yang dapat menyebabkan timbulnya penyakit dari yang ringan dan instant seperti gatal-gatal di kulit atau timbulnya penyakit diare, maupun yang
5
5
berat dan bersifat akumulasi sehingga berakibat timbulnya potensi penyakit seperti kanker (Achmad, 2004).
2.1.1. Pencemaran Air Pengertian pencemaran air didefinisikan dalam Peraturan Pemerintah, sebagai turunan dari pengertian pencemaran lingkungan hidup yang didefinisikan dalam undang-undang. Definisi pencemaran air mengacu pada definisi lingkungan hidup yang ditetapkan dalam UU tentang lingkungan hidup yaitu UU No. 23/1997. Dalam PP No. 20/1990 tentang Pengendalian Pencemaran Air, pencemaran air didefinisikan sebagai : “pencemaran air adalah masuknya atau dimasukkannya makhluk hidup, zat, energi dan atau komponen lain ke dalam air oleh kegiatan manusia sehingga kualitas air turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan air tidak berfungsi lagi sesuai dengan peruntukannya” (Pasal 1, angka 2) (Purwanto, 2000). Definisi pencemaran air juga dikemukakan dalam beberapa buku diantaranya adalah “Pencemaran air adalah suatu perubahan keadaan di suatu tempat penampungan air seperti danau, sungai, lautan dan air tanah akibat aktivitas manusia. Walau fenomena alam seperti gunung berapi, badai, gempa bumi, dan sebagainya juga mengakibatkan perubahan yang besar terhadap kualitas air, hal ini tidak bisa dianggap sebagai pencemaran air” (Soemirat, 2000) dan “Pencemaran air adalah terjadinya perubahan komposisi atau kondisi yang diakibatkan oleh adanya kegiatan atau hasil kegiatan manusia sehingga secara langsung maupun tidak langsung air menjadi tidak layak atau kurang
6
layak untuk semua fungsi atau tujuan pemanfaatan sebagaimana kewajaran air yang dalam keadaan alami” (Parmamin, 2007). Berdasarkan definisi pencemaran air, penyebab terjadinya pencemaran dapat berupa masuknya makhluk hidup, zat, energi atau komponen lain ke dalam air sehingga menyebabkan kualitas air tercemar. Masukan tersebut sering disebut dengan istilah unsur pencemar, yang pada prakteknya masukan tersebut berupa buangan yang bersifat rutin, misalnya buangan limbah cair. Persyaratan kualitas air tertuang dalam Peraturan Menteri Kesehatan No. 146 tahun 1990 tentang syarat-syarat dan pengawasan kualitas air. Sedangkan parameter kualitas air minum/air bersih yang terdiri dari parameter kimiawi, fisik, radioaktif dan mikrobiologi, ditetapkan dalam PERMENKES 416/1990 (Achmad, 2004). Dalam UU Kesehatan No. 23 tahun 1992 ayat 3 disebutkan, air minum yang dikonsumsi harus memenuhi persyaratan kualitas maupun kuantitas. Persyaratan itu tertuang dalam Peraturan Menteri Kesehatan (PERMENKES) NO. 146 tahun 1990 tentang syarat-syarat dan pengawasan kualitas air. a.
Parameter Fisik Parameter fisik yang harus dipenuhi pada air minum yaitu harus jernih, tidak
berbau, tidak berasa dan tidak berwarna. Sementara temperaturnya sebaiknya sejuk dan tidak panas. Penyimpangan terhadap parameter ini menunjukkan bahwa air tersebut telah terkontaminasi bahan lain yang mungkin berbahaya bagi kesehatan manusia.
7
b.
Parameter Kimia Air haruslah bebas dari beberapa logam berat yang berbahaya seperti besi
(Fe), seng (Zn), air raksa (Hg), dan mangan (Mn). Air dengan kualitas yang baik memiliki pH 6-8 dan tidak mengandung zat-zat kimia pencemar yang kadarnya melebihi ambang batas yang diizinkan. Air yang terkontaminasi umumnya bisa diketahui dari warna dan baunya. c.
Parameter Mikrobiologis Dalam parameter mikrobiologis hanya dicantumkan Coli tinja dan total
koliform. Bila mengandung Coli tinja berarti air tersebut tercemar tinja. Tentu saja tinja dari penderita sangat potensial menularkan penyakit, di antaranya tifus. Sementara jika tercemar total koliform, air itu dapat mengakibatkan penyakitpenyakit saluran pernapasan. Air yang aman adalah air yang sesuai dengan kriteria bagi peruntukan air tersebut. Misalnya kriteria air yang dapat diminum secara langsung (air kualitas A) mempunyai kriteria yang berbeda dengan air yang dapat digunakan untuk air baku air minum (kualitas B) atau air kualitas C untuk keperluan perikanan dan peternakan dan air kualitas D untuk keperluan pertanian serta usaha perkotaan, industri dan pembangkit tenaga air (Achmad, 2004).
2.1.2. Sumber Pencemaran Air Banyak penyebab pencemaran air, tetapi secara umum sumbernya dapat dikategorikan menjadi 2 (dua) yaitu sumber kontaminan langsung dan tidak langsung. Sumber langsung meliputi efluen yang keluar dari industri, Tempat
8
Pembuangan Akhir (TPA) sampah, rumah tangga dan sebagainya. Sumber tak langsung adalah kontaminan yang memasuki badan air dari tanah, air tanah atau dari atmosfir yang masuk melalui hujan. Pada dasarnya sumber pencemaran air berasal dari industri, rumah tangga (pemukiman) dan pertanian. Tanah dan air tanah mengandung sisa dari aktivitas pertanian misalnya pupuk dan pestisida. Kontaminan dari atmosfir juga berasal dari aktifitas manusia yaitu pencemaran udara yang menghasilkan hujan asam. Air mempunyai sifat pelarut yang sangat baik, dalam perjalanan siklusnya banyak melarutkan zat-zat padat, garam-garam, dan gas-gas. Jenis pencemar air yang mungkin ada, antara lain seperti padatan tersuspensi, padatan koloid, padatan terlarut, dan cairan yang tidak dapat bercampur (Warlina, 2004).
2.1.3. Kualitas Air Indikator atau tanda bahwa air lingkungan telah tercemar adalah adanya perubahan atau tanda yang dapat diamati dan dapat digolongkan menjadi: a.
Pengamatan secara fisis, yaitu pengamatan pencemaran air berdasarkan tingkat kejernihan air (kekeruhan), perubahan suhu, warna dan adanya perubahan warna, bau dan rasa
b.
Pengamatan secara kimiawi, yaitu pengamatan pencemaran air berdasarkan zat kimia yang terlarut, salah satu indikasinya adalah terjadi perubahan pH
c.
Pengamatan secara biologis, yaitu pengamatan pencemaran air berdasarkan mikroorganisme yang ada dalam air, terutama ada tidaknya bakteri pathogen.
9
Menurut Hadisubroto (1989), beberapa petunjuk yang digunakan untuk menjelaskan adanya pencemaran dan parameter kualitas air adalah: a.
Temperatur Temperatur sangat penting bagi kondisi lingkungan air, disamping
pengaruh langsung pada proses biologi. Temperatur mempunyai pengaruh adanya lapisan air di suatu perairan lapisan atas (epilimnion) lebih panas dari lapisan bawah (hipolimnion). Kedua lapisan ini dipisahkan oleh lapisan transisi (termokline). Temperatur dapat dikatakan sebagai faktor penentu dari tingkat produktivitas perairan. Peningkatan temperatur mengakibatkan viskositas menurun. Ada hubungan antara temperatur dengan bobot jenis air, dimana suhu yang lebih tinggi mengakibatkan viskositas yang lebih rendah. Hubungan khas ini menyebabkan
pembentukan
lapisan-lapisan
yang
berbeda
(epilimnion,
hipolimnion, dan termokline) dalam badan air (Achmad, 2004). Peningkatan temperatur juga menyebabkan peningkatan kecepatan metabolisme dan respirasi organisme air yang dapat mengakibatkan peningkatan konsumsi oksigen. Suhu pada badan air salah satunya dipengaruhi oleh musim, ketinggian dari permukaan laut, sirkulasi udara, penutupan awan dan aliran, serta kedalaman badan air (Effendi, 2003). Perubahan temperatur berpengaruh terhadap proses fisika, kimia, dan biologi badan air. Temperatur sangat berperan dalam mengendalikan ekosistem perairan. Berdasarkan peranan tersebut, temperatur air dapat mempengaruhi kehidupan biota air yaitu melalui pengaruhnya terhadap kelarutan oksigen dalam air. Pada lapisan epilimnion, kelarutan O2 lebih tinggi dibandingkan kelarutan O2
10
pada lapisan hipolimnion yang temperaturnya lebih rendah (Achmad, 2004). Kisaran suhu normal untuk kehidupan biota di perairan Indonesia berkisar antara 27oC hingga 32oC (Wardoyo, 1979). b.
Dissolved Oxygen (DO) Pada temperatur kamar, jumlah oksigen terlarut dalam air adalah sekitar
8 mg/L. Kelarutan oksigen di air tawar lebih tinggi daripada air asin, karena sumber oksigen terlarut dekat permukaan, konsentrasi oksigen akan turun dengan makin dalamnya air. Pada air yang terkena pencemaran, produksi oksigen melalui fotosintesis dan oksigen terlarut dari udara dapat menjenuhkan air dengan oksigen (Hadisubroto, 1989). Tabel 1. Hubungan DO dengan Kualitas Air Kualitas air Baik
O2 mg/L 13,5 – 15
Sedikit tercemar
11,25 – 13,5
Tercemar sedang
7,5 – 11,25
Sangat tercemar
< 7,5
(Sumber : Hadisubroto, 1989) c.
Kekeruhan dan Warna Di dalam air mungkin saja terdapat partikel-partikel terlarut yang akan
mempengaruhi warna air. Kekeruhan dan warna adalah bentuk cemaran yang paling mudah dikenali dalam air. Buangan padat yang masuk ke dalam air akan menimbulkan pencemaran dan akan menimbulkan pelarutan, pengendapan ataupun pembentukan koloidal.
11
Kekeruhan disebabkan oleh partikel terlarut di dalam air yang ukurannya berkisar antara 0.01 – 10 mm. Partikel yang sangat kecil dengan ukuran kurang dari 5 mm disebut dengan partikel koloid dan sangat sulit mengendap. Apabila bahan buangan padat tersebut menimbulkan pelarutan, maka kepekatan atau berat jenis air akan naik. Kadang-kadang pelarutan ini disertai pula dengan perubahan warna air. Air yang mengandung larutan pekat dan berwarna gelap akan mengurangi penetrasi sinar matahari ke dalam air. Pembentukan koloidal terjadi bila buangan tersebut berbentuk halus, sehingga sebagian ada yang larut dan sebagian lagi ada yang melayang-layang sehingga air menjadi keruh. Kekeruhan adalah ukuran yang menggunakan efek cahaya sebagai dasar untuk mengukur keadaan air baku dengan skala Nephelometric Turbidity Unit (NTU) atau Jackson Turbidity Unit (JTU) atau Formazin Turbidity Unit (FTU), kekeruhan ini disebabkan oleh adanya benda tercampur atau benda koloid di dalam air. Hal ini membuat perbedaan nyata dari segi estetika maupun dari segi kualitas air itu sendiri (Arifin, 2007). Penentuan tercemar atau tidaknya air limbah sangat dipengaruhi oleh sifat fisik yang mudah dilihat. Salah satu faktor yang mempengaruhi sifat fisik tersebut adalah turbiditas atau kekeruhan. Suatu badan air (water bodies) jika kekeruhannya tinggi maka menunjukkan banyaknya zat organik dan anorganik yang ada pada air tersebut. Zat-zat tersebut sebagian merupakan sumber makanan dan media yang baik bagi pertumbuhan mikroorganisme. Adapun sifat fisik yang penting adalah kandungan zat padat yang berefek estetika, kejernihan, warna, bau dan temperatur (Risdianto, 2007).
12
d.
Derajat Keasaman (pH) Derajat keasaman atau pH merupakan suatu konsentrasi ion hidrogen (H+)
dalam pelarut air yang biasa digunakan untuk menyatakan tingkat keasaman atau kebasaan yang dimiliki oleh suatu larutan. Nilai pH berkisar dari 0 hingga 14. Suatu larutan dikatakan memiliki pH netral apabila memiliki nilai pH = 7, sedangkan nilai pH > 7 menunjukkan larutan memiliki sifat basa, dan nilai pH < 7 menunjukkan sifat asam. Secara matematis pH dapat didefinisikan sebagai berikut: pH = - log [H+] nilai pH = 7 dikatakan netral karena pada air murni ion H+ terlarut dan ion OHterlarut (sebagai tanda kebasaan) berada pada jumlah yang sama, yaitu pada reaksi kesetimbangan. H2O ' H+ + OHPenambahan senyawa ion H+ terlarut dari suatu asam akan mendesak kesetimbangan ke kiri (ion OH- akan diikat oleh H+ membentuk air), akibatnya terjadi kelebihan ion hidrogen dan meningkatkan konsentrasi asam (Effendi, 2003). Nilai pH dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti aktivitas biologis misalnya pada aktivitas fotosintesis dan respirasi organisme yang hidup di dalam perairan membentuk reaksi berantai karbonat sebagai berikut: CO2 + H2O ' H2CO3 H2CO3 ' H+ + HCO3H+ + HCO3- ' 2H+ + CO32-
13
Semakin banyak CO2 yang dihasilkan dari hasil respirasi, reaksi akan bergerak ke kanan dan secara bertahap melepaskan ion H+ yang menyebabkan pH air turun. Reaksi sebaliknya terjadi dengan aktivitas fotosintesis yang banyak membutuhkan ion CO2, menyebabkan pH air naik (Tancung & Ghufran, 2007). e.
Konduktifitas Konduktifitas atau daya hantar listrik adalah sifat menghantarkan listrik
dalam air. Konduktifitas merupakan gambaran numerik dari kemampuan air untuk meneruskan aliran listrik, oleh karena itu semakin banyak garam-garam terlarut yang dapat terionisasi, maka akan semakin tinggi nilai daya hantar listriknya. Keberadaan ion-ion bebas dari garam yang terionisasi dapat menghantarkan listrik dalam air. Asam, basa, dan garam merupakan penghantar listrik (konduktor) yang baik, sedangkan bahan organik seperti sukrosa dan benzena tidak mengalami ionisasi di dalam air, sehingga bukan merupakan penghantar listrik yang baik (Mackereth, 1989). Penentuan daya hantar listrik pada dasarnya adalah pengukuran kemampuan sampel air untuk menghantarkan arus listrik. Kemampuan sampel air untuk menghantarkan arus listrik berhubungan erat dengan konsentrasi total zat terionisasi dalam air. Pengukuran daya hantar listrik dapat digunakan untuk: a) Menentukan derajat mineralisasi untuk menilai konsentrasi total ion dalam keseimbangan kimia. b) Menilai derajat ionisasi air suling dan air bebas ion. c) Mengevaluasi variasi mineral terlarut dalam air baku, air permukaan atau air limbah.
14
Pada umumnya senyawa anorganik terlarut dalam air ditemukan dalam bentuk ion-ion. Bentuk ion-ion tersebut akan menghantarkan aliran listrik dan bergerak kearah elektroda-elektroda yang dicelupkan pada larutan tersebut. Ionion yang bermuatan negatif akan bermigrasi kearah elektroda positif (Sihombing, 2002). Dalam Boyd (1982) disebutkan, air suling memiliki nilai daya hantar listrik sekitar 1 µS/cm, sedangkan perairan alami sekitar 20-1500 µS/cm. Perairan laut memiliki nilai daya hantar listrik yang sangat tinggi karena banyak mengandung garam terlarut. Nilai daya hantar listrik untuk jenis air laut berkisar antara 45000-55000 µS/cm (Tancung & Ghufran, 2007). Air yang layak konsumsi bagi manusia bukan air murni tanpa ion terlarut, tapi air murni dengan sifat konduktifitas pada taraf wajar. Karena sifat konduktifitas wajar ini diperlukan bagi metabolisme tubuh kita. Pengukuran daya hantar listrik sampel air dapat diukur menggunakan conductimeter. Satuan yang digunakan adalah µmhos/cm atau µSiemens/cm. kedua satuan tersebut setara (Mackereth & Talling, 1989). Daya hantar listrik (DHL) atau konduktifitas untuk air konsumsi berkisar antara 88,7 – 111,8 µS/cm (Sayed, 2009). f.
Kontaminasi Mikrobiologi Ada batas-batas kandungan mikrobiologi pada air yang kita minum
sehingga masih dapat diterima sistem kekebalan tubuh manusia yang akan melatih tubuh dalam membentengi diri dari penyakit. Tapi jika melebihi batas tersebut, dan bahkan mungkin pada jenis mikrobiologi tertentu dimana sistem kekebalan
15
tubuh rentan dan tak mampu untuk mengakomodasinya, cemaran ini bisa sangat membahayakan bagi manusia.
2.2.
Air Tanah Air tanah, terutama air sumur dalam yang didapat pada kedalaman 9-30 m
di bawah permukaan tanah, akan bebas dari kekeruhan, organisme pathogen, dan zat-zat lainnya. Pada keadaan ini penggunaan air secara langsung sebagai sumber air bersih diizinkan tanpa pengolahan terlebih dahulu (Hidayat, 2008). Air tanah (ground water) adalah air yang menempati rongga-rongga dalam lapisan geologi. Air tanah terjadi sebagai hasil proses penyerapan air yang berasal dari curah hujan maupun pencairan salju yang masuk kedalam tanah melalui tanah berporos, yang akhirnya mencapai lapisan impermeable dan tersimpan di dalamnya. Lapisan tanah yang terletak di bawah permukaan tanah dinamakan daerah jenuh (saturated zone) sedangkan daerah tidak jenuh biasanya terletak diatas daerah jenuh sampai ke permukaan tanah, dimana rongga-rongganya berisi air dan udara. Data air tanah biasa dinyatakan dengan satuan konsentrasi mg/L, untuk mengetahui perbandingan jumlah masing-masing ion dalam larutan maka satuan mg/L dikonversikan ke dalam satuan meq/L. Pada umumnya air tanah mengandung 95% ion-ion utama yang terdiri dari 7 jenis ion, yaitu 4 ion positif, natrium (Na+), kalium (K+), kalsium (Ca+) dan magnesium (Mg+). Sedangkan 3 ion negatifnya adalah klorida (Cl-), sulfat (SO42-) dan bikarbonat (HCO3-). Semua
16
jenis ion ini bila dijumlahkan akan menjadi mineralisasi atau padatan terlarut total (Freeze dan Cherry, 1979).
2.3.
Air Limbah Kualitas limbah menunjukkan spesifikasi limbah yang diukur dari jumlah
kandungan bahan pencemar di dalam limbah. Kandungan pencemar di dalam limbah terdiri dari berbagai parameter. Semakin kecil jumlah parameter dan semakin kecil konsentrasinya, hal ini menunjukkan semakin kecil peluang untuk terjadinya pencemaran lingkungan. Faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas limbah adalah volume limbah, kandungan bahan pencemar, dan frekuensi pembuangan limbah (Kristanto, 2002). Dalam Kristanto (2002) disebutkan, ada beberapa kemungkinan yang akan terjadi akibat masuknya limbah ke dalam lingkungan: a. Lingkungan tidak mendapatkan pengaruh yang berarti. Hal ini disebabkan karena volume limbah kecil, parameter pencemar yang terdapat dalam limbah sedikit dengan konsentrasi yang kecil. b. Ada pengaruh perubahan, tetapi tidak mengakibatkan pencemaran. c. Memberikan perubahan dan menimbulkan pencemaran.
2.3.1. Limbah Cair Industri Tekstil Industri tekstil merupakan suatu industri yang bergerak dibidang garmen dengan mengolah kapas atau serat sintetik menjadi kain melalui tahapan proses spinning (pemintalan) dan weaving (penenunan). Limbah industri tekstil tergolong
17
limbah cair dari proses pewarnaan yang merupakan senyawa kimia sintetis, mempunyai kekuatan pencemar yang kuat. Bahan pewarna tersebut telah terbukti mampu mencemari lingkungan. Zat warna tekstil merupakan semua zat warna (kromofor) yang mempunyai kemampuan untuk diserap oleh serat tekstil dan gugus yang dapat mengadakan ikatan dengan serat tekstil (auksokrom). Penggunaan zat yang mengandung gugus auksokrom juga dilakukan untuk mengintensifkan warna pada serat tekstil (Winarni dan Oriyati, 1980). Zat warna tekstil merupakan gabungan dari senyawa organik dan anorganik. Kromofor dan auksokrom sebagai zat aktif yang bekerja, memberi warna dan pengikat antara warna dengan serat (Risnandar dan Kurniawan, 1998). Berdasarkan proses yang berbeda yang dilakukan, maka limbah yang dihasilkan pun berbeda. Hasil dari proses pewarnaannya tergantung pada pewarna yang digunakan misalnya zat warna indigo (C12H10N12O12) dan sulfur. Limbahlimbah itu dialirkan ke kolam-kolam pengendapan pada proses pengolahan limbah cair dan selanjutnya dialirkan ke sungai. Agar air limbah tidak menimbulkan pengaruh negatif terhadap lingkungan perairan maka diperlukan suatu teknik pengolahan yang diarahkan agar kriteria yang ditetapkan dalam baku mutu air limbah industri dapat terpenuhi. Baku mutu merupakan spesifikasi dari jumlah bahan pencemar yang diperbolehkan dibuang ke lingkungan dan ini merupakan langkah penting dalam usaha mengendalikan pencemaran dan melestarikan lingkungan (Suratno, 1998).
18
2.3.2. Pengolahan Limbah Cair Air limbah mungkin terdiri dari satu atau lebih parameter pencemar yang melampaui ambang yang telah ditetapkan. Kemungkinan di dalamnya terdapat minyak, lemak, bahan anorganik seperti besi, aluminium, nikel, timbal, barium, fenol, dan lain-lain, sehingga dalam pengolahannya dibutuhkan kombinasi dari beberapa metode dan peralatan (Kristanto, 2002). Menurut Kristanto (2002) pengolahan limbah air dapat dibedakan menjadi pengolahan menurut tingkat perlakuan dan pengolahan menurut karakteristik limbah. Berdasarkan karakteristik limbah, proses pengolahan dapat digolongkan menjadi tiga bagian, yaitu proses fisik, kimia, dan biologi. Proses ini tidak dapat berjalan secara sendiri-sendiri, tetapi kadang-kadang harus dilaksanakan secara kombinatif. Pemisahan proses menurut karakteristik limbah sebenarnya untuk memudahkan pengidentifikasian peralatan. a. Proses Fisik Perlakuan terhadap air limbah dengan cara fisika, yaitu proses pengolahan secara mekanis dengan atau tanpa penambahan bahan kimia. Proses-proses tersebut di antaranya adalah penyaringan atau filtrasi, penghancuran, dan sedimentasi. b. Proses Kimia Proses secara kimia menggunakan bahan kimia untuk mengurangi konsentrasi zat pencemar di dalam limbah. Kegiatan yang termasuk dalam proses kimia di antaranya adalah koagulasi, klorinasi, oksidasi dan reduksi, netralisasi, ion exchange, dan desinfektan.
19
c. Proses Biologi Proses
pengolahan
limbah
secara
biologi
adalah
memanfaatkan
mikroorganisme (ganggang, bakteri, protozoa) untuk mengurangi senyawa organik dalam air limbah menjadi senyawa yang sederhana dan dengan demikian menjadi lebih mudah mengolahnya. Proses ini dilakukan jika proses fisika atau kimia atau gabungan kedua proses tersebut tidak memuaskan. Proses biologi membutuhkan zat organik sehingga kadar oksigen semakin lama semakin sedikit. Pada proses kimia zat tersebut diendapkan dengan menambahkan bahan koagulan dan kemudian endapannya diambil.
2.3.3. Baku Mutu Air Limbah Industri Sehubungan dengan fungsi baku mutu lingkungan maka dalam hal menentukan apakah telah terjadi pecemaran dari kegiatan industri atau pabrik dipergunakan dua buah sistem baku mutu lingkungan yaitu: a. Effluent Standard merupakan kadar maksimum limbah yang diperbolehkan untuk dibuang ke lingkungan. Pengukuran parameter dari limbah dilakukan pada titik akhir proses pengolahan limbah. b. Stream Standard merupakan batas kadar limbah untuk sumberdaya tertentu, seperti sungai, waduk, dan danau. Pengukuran parameter dari limbah dilakukan pada titik masuknya limbah ke sungai, waduk, atau danau. Kadar yang ditetapkan ini didasarkan pada kemampuan sumberdaya beserta sifat peruntukannya (Darsono, 1995).
20
Baku mutu limbah cair adalah batas kadar yang diperbolehkan bagi zat atau bahan pencemar untuk dibuang dari sumber pencemaran ke dalam air pada sumber air, sehingga tidak menyebabkan dilampauinya baku mutu air (Darsono, 1995). Baku mutu air limbah (effluent standard) dipergunakan untuk perencanaan, perizinan, dan pengawasan mutu air limbah dari perbagai sektor. Untuk melindungi sumber air sesuai dengan peruntukannya maka perlu ditetapkan baku mutu limbah cair dengan berpedoman kepada alternatif mutu limbah cair yang telah ditetapkan dalam Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup No. 3 Tahun 1998, tentang baku mutu limbah cair bagi kawasan industri. Baku mutu limbah yang telah ditetapkan Gubernur dimaksudkan untuk melindungi peruntukan air di daerahnya, dengan demikian dalam setiap kegiatan yang menghasilkan limbah cair dan yang membuang limbah cair tersebut ke dalam air pada sumber air limbah cair harus memenuhi persyaratan sebagai berikut: a. mutu limbah cair yang dibuang ke dalam air pada sumber air tidak boleh melampaui baku mutu limbah cair yang telah ditetapkan, dan b. tidak mengakibatkan turunnya kualitas air pada sumber air penerima limbah (Darsono, 1995). Hal tersebut mengharuskan agar setiap pembuangan limbah cair ke dalam air pada sumber air, mencantumkan kuantitas dan kualitas limbah (Darsono, 1995).
21
2.4. Koagulasi dan Flokulasi Koagulasi
adalah
proses
penggumpalan
partikel
koloid
karena
penambahan bahan sintetik tertentu sehingga partikel-partikel tersebut bersifat netral dan membentuk endapan karena adanya gaya grafitasi. Koagulasi secara kimia dapat dilakukan dengan penambahan elektrolit, pencampuran koloid yang berbeda muatan, dan penambahan koagulan. Salah satu cara pengolahan air adalah melalui proses koagulasi-flokulasi. Pemisahan koloid dapat dilakukan dengan cara penambahan koagulan sintetik ataupun koagulan alami yang diikuti dengan pengadukan lambat pada proses flokulasi sehingga menyebabkan penggumpalan partikel-partikel koloid yang kemudian sebagian besar dapat dipisahkan dengan sedimentasi (Tebbut, 1982). Proses koagulasi-flokulasi dapat menggunakan bahan koagulan sintetis dan alami. Proses koagulasi merupakan proses destabilisasi koloid dengan adanya pembubuhan koagulan. Bahan koagulan dapat berupa sintetik seperti ferro sulfat (FeSO4), alumunium sulfat atau alum (Al2(SO4)3), dan Poly Alumunium Chloride (PAC) (Al2(OH)3Cl3)10. Al3+ dari PAC dan Al2(SO4)3 akan bereaksi dengan OH- membentuk Al(OH)3 yang mudah mengendap (Dhallawati, 2000). Reaksinya adalah: Alum sulfat (Al2(SO4)3) (Al2(SO4)3) + 6 H2O → 2 Al(OH)3 + 3 H2SO4. PAC ((Al2(OH)3Cl3)10) AlCl3- AlCl3- AlCl3……+ 3 H2O → 2 Al(OH)3- AlCl3- AlCl3…… Flokulasi adalah penyisihan kekeruhan air dengan cara penggumpalan partikel kecil menjadi partikel yang lebih besar. Pada proses flokulasi terjadi
22
penggumpalan mikro flok menjadi makro flok yang sudah terbentuk pada proses koagulasi. Menurut Vigneswaran dan Visvanathan (1995) ada tiga mekanisme utama flokulasi, yaitu: a. Flokulasi Perikinetik Merupakan penggumpalan yang diakibatkan oleh gerak acak brown dari molekul di dalam larutan. Ketika partikel-partikel bergerak di dalam air akibat gerak Brown, partikel tersebut saling bertabrakan satu sama lain dan pada saat hubungan itulah terjadi pembentukan partikel yang lebih besar dan selanjutnya terus menumpuk. b. Flokulasi Ortokinetik Merupakan penggumpalan yang diakibatkan oleh gradien kecepatan dalam cairan. Proses ini membutuhkan pergerakan yang lambat dari partikel di dalam air. Partikel akan dianggap bertabrakan jika jaraknya dekat atau berada dalam daerah yang masih mempunyai pengaruh terhadap partikel lain. Pada proses ini kecepatan pengendapan dari partikel diabaikan. Untuk itu dibutuhkan pergerakan air atau gradient kecepatan untuk menaikkan tumbukan antar partikel. c. Pengendapan Diferensial Merupakan terjadinya flokulasi akibat dari kecepatan pengendapan yang berbeda karena adanya perbedaan ukuran partikel. Partikel besar akan lebih cepat mengendap dibandingkan partikel kecil. Hal ini akan membantu flokulasi ortokinetik
karena
gradien
kecepatan
yang
dihasilkan
menyebabkan
penggumpalan lebih lanjut. Selain bahan kimia sintetis, terdapat bahan-bahan alami yang bisa berasal
23
dari tumbuh-tumbuhan tropis yang dapat digunakan sebagai koagulan diantaranya adalah biji kelor (Moringa oleifera). Berbagai penelitian yang telah dilakukan menyatakan bahwa biji kelor merupakan biokoagulan yang dapat digunakan untuk memperbaiki sifat fisika-kimia air limbah.
2.4.1. Koagulan dan Flokulan Koagulan sintetik adalah garam logam yang bereaksi dengan air yang bersifat alkali (basa) untuk menghasilkan flok logam hidroksida yang tidak larut, dimana flok yang terbentuk tidak dapat digolongkan sebagai partikel koloid. Pengendapan yang baik adalah terbentuknya flok-flok yang menghasilkan padatan yang dapat turun. Koagulan sintetik yang sering digunakan untuk pengolahan air adalah alumunium sulfat (alum) Al2(SO4)3. Untuk koagulan Al2(SO4)3.18H2O, ketika penambahan koagulan kedalam air kotor disertai dengan pengadukan cepat, Al2(SO4)3 segera bereaksi dengan natural alkalinity. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut. Al2(SO4)3.18 H2O(s) + 3Ca(HCO3)2(aq)
2Al(OH)3È + 3CaSO4(aq)+ 6CO2(g) +18H2O(l)
Namun pada kondisi sebenarnya ada beberapa tahapan reaksi yang harus dilalui, yaitu ionisasi Al2(SO4)3 dalam air untuk membentuk ion Al3+ dan ion sulfat (SO42-) yang diikuti dengan reaksi hidrolisis dengan H2O, untuk membentuk logam hidroksida dan ion hidrogen, seperti reaksi dibawah ini (Karamah & Ferdi, 2008). Al3+ + 3H2O(l)
Al(OH)3 + 3H+
24
Flokulan merupakan polimer yang bisa terlarut dalam air dengan berat molekul relatif (Mr) antara 1000 - 5.000.000 gr/mol dengan ukuran beberapa ratus nanometer. Flokulan berfungsi membantu pembentukan makro flok yang akan menahan pecahnya mikro flok setelah terjadi destabilisasi oleh koagulan (Arifin, 2007).
2.4.2. Mekanisme Koagulasi Koloid berasal dari kata “colla” (Yunani) artinya lengket/lem, karena nampak seperti lapisan film atau bentuk gelatin. Partikel-partikel koloid umumya berasal dari pasir, tanah liat, sisa tanaman, ganggang, zat organik dan lain-lain. Koloid adalah partikel yang tidak dapat mengendap secara alami. Dengan penambahan suatu pereaksi kimia yang disebut koagulan maka akan membuat keadaan partikel menjadi tidak stabil. Di dalam sistem koloid terdapat dua jenis gaya, yaitu gaya Van Der Waals dan gaya tolakan elektrostatik. Stabilitas suspensi koloid tergantung pada kesetimbangan gaya tarik dan gaya tolak. Gaya tolakan elektrostatis yang lebih besar daripada gaya Van Der Waals akan meningkatkan stabilitas suspensi koloid (Pararaja, 2008). Partikel-partikel koloid memiliki muatan sejenis, maka terjadi gaya tolakmenolak yang mencegah partikel-partikel koloid bergabung dan mengendap akibat gaya gravitasi. Oleh karena itu, selain gerak Brown, muatan koloid juga berperan besar dalam menjaga kestabilan koloid. Pada awalnya, partikel-partikel koloid mempunyai muatan yang sejenis yang didapatkannya dari ion yang diadsorpsi dari medium pendispersinya.
25
Apabila dalam larutan ditambahkan larutan yang berbeda muatan dengan sistem koloid, maka sistem koloid itu akan menarik muatan yang berbeda tersebut sehingga membentuk lapisan ganda. Lapisan pertama ialah lapisan padat di mana muatan partikel koloid menarik ion-ion dengan muatan berlawanan dari medium pendispersi. Sedangkan lapisan kedua berupa lapisan difusi dimana muatan dari medium pendispersi terdifusi ke partikel koloid. Model lapisan berganda tersebut disebut lapisan ganda Stern. Adanya lapisan ini menyebabkan secara keseluruhan bersifat netral. Jika partikel-partikel koloid tersebut bersifat netral, maka akan terjadi penggumpalan dan pengendapan karena pengaruh gravitasi. Proses penggumpalan dan pengendapan ini disebut koagulasi (Pararaja, 2008). Energi yang dimiliki koloid adalah jumlah dari energi Van Der Waals dan energi elektrostatik. Supaya suspensi koloid tidak stabil maka perlu untuk melawan energi yang dibawa oleh koloid. Penambahan suatu koagulan akan mengurangi gaya tolakan elektrostatik sehingga larutan koloid tidak stabil dan akan terjadi pengendapan koloid. Penetralan dari muatan ini merupakan tujuan utama dari suatu proses koagulasi. Energi listrik yang dimiliki oleh suspensi koloid disebut zeta potensial, energi ini terdapat di permukaan luar partikel flok. Muatan partikel ini saling tolak menolak satu dengan yang lainnya. Tujuan penambahan koagulan adalah untuk mereduksi gaya tolakan elektrokinetik antar partikel. Penambahan ion positif dari koagulan pada koloid yang bermuatan negatif, misalnya partikel tanah, akan mengurangi tolakan langsung dimana gaya Van Der Waals akan ditiadakan dan partikel akan mengendap (Sudarmo, 2004).
26
Partikel-partikel koloid mempunyai muatan listrik akibat penyerapan ionion dalam larutan. Muatan partikel ini dapat positif atau negatif. Muatan listrik partikel dapat disebabkan oleh dua hal seperti dibawah ini : a.
Ionisasi dari partikel koloidnya sendiri Beberapa partikel koloid memperoleh muatan dari proses ionisasi gugus
yang ada pada permukaan partikel koloid. Contohnya adalah koloid protein dan koloid sabun/deterjen. Koloid protein merupakan jenis sol yang mempunyai gugus yang bersifat asam (-COOH) dan basa (-NH2). Kedua gugus ini dapat terionisasi dan memberikan muatan pada molekul-molekul protein. Pada pH rendah (konsentrasi H+ tinggi), gugus basa –NH2 akan menerima proton (H+) dan membentuk gugus –NH3+. Pada pH tinggi, -COOH akan mendonorkan proton H+ dan membentuk gugus –COO-. Dalam keadaan asam: HOOC-R-NH2 + H+ HOOC-R-NH3+ Dalam keadaan basa: HOOC-R-NH2 + OH- -OOC-R-NH2 + H2O Maka, partikel sol protein bermuatan positif pada pH rendah dan bermuatan negatif pada pH tinggi. Pada titik pH isoelektrik, partikel-partikel protein bermuatan netral karena muatan -NH3+ dan –COO- saling meniadakan menjadi netral. Sedangkan pada koloid sabun/deterjen, yang memiliki molekul lebih kecil daripada molekul koloid, pada konsentrasi yang relatif pekat kedua molekul ini dapat bergabung dan membentuk partikel-partikel berukuran koloid yang disebut 27
misel. Sabun adalah garam karboksilat dengan partikel R-COO-Na+. Di dalam air partikel ini akan terionisasi. Anion-anion R-COO- akan bergabung membentuk misel. Gugus R- tidak larut dalam air sehingga akan terorientasi ke pusat, sedangkan COO- larut dalam air sehingga berada di permukaan yang bersentuhan dengan air. b.
Adsorpsi Selektif Adsorpsi selektif dari ion-ion dalam larutan oleh partikel koloid
menyebabkan terjadinya lapisan listrik rangkap, partikel koloid menyerap ion positif, ion-ion ini kemudian menyerap ion negatif, tetapi jumlahnya yang diserap lebih sedikit dari ion positif yang ada. Disini terjadi lapisan listrik rangkap, yang berkedudukan tetap. Contohnya adalah koloid Fe(OH)3 yang bermuatan positif karena permukaannya menyerap ion H+ (Pararaja, 2008). Tebbut (1982) menyatakan reaksi yang berlangsung untuk memisahkan warna dengan proses koagulasi sangat tergantung pada pembentukan endapan dari kombinasi zat organik dan anorganik terlarut dengan koagulan, sehingga terdapat hubungan antara intensitas warna dan dosis koagulan yang diperlukan untuk pemisahan warna. Partikel-partikel yang ada dalam air akan terdestabilisasi kemudian terflokulasi, flok yang terbentuk akan memisahkan kekeruhan akibat koloid dalam air.
2.4.3. Faktor yang Mempengaruhi Koagulasi dan Flokulasi Gaya antar molekul yang diperoleh dari agitasi merupakan salah satu faktor yang berpengaruh terhadap laju terbentuknya partikel flok. Salah satu
28
faktor penting yang mempengaruhi keberhasilan proses flokulasi adalah pengadukan secara lambat, keadaan ini memberi kesempatan partikel melakukan kontak atau hubungan agar membentuk penggabungan (agglomeration). Pengadukan lambat ini dilakukan secara hati-hati karena flok-flok yang besar akan mudah pecah melalui pengadukan dengan kecepatan tinggi. Dalam pengolahan air, untuk mencapai proses koagulasi-flokulasi yang optimum diperlukan pengaturan semua kondisi yang saling berkaitan dan mempengaruhi proses tersebut. Kondisi-kondisi yang mempengaruhi antara lain adalah pH, suhu, konsentrasi koagulan dan pengadukan. a. pH Suatu proses koagulasi dapat berlangsung secara sempurna jika pH yang digunakan berada pada jarak tertentu sesuai dengan pH optimum koagulan dan flokulan yang digunakan. b. Suhu Proses koagulasi dapat berkurang pada suhu rendah kerena peningkatan viskositas dan perubahan struktur agregat menjadi lebih kecil sehingga dapat lolos dari saringan, sedangkan pada suhu tinggi yang mempunyai kerapatan lebih kecil akan mengalir ke dasar kolam dan merusak timbunan lumpur yang sudah terendap dari proses sedimentasi. c. Konsentrasi koagulan Konsentrasi koagulan sangat berpengaruh terhadap tumbukan partikel sehingga penambahan koagulan harus sesuai dengan kebutuhan untuk membentuk flok-flok. Jika konsentrasi koagulan kurang mengakibatkan tumbukan antar
29
partikel berkurang sehingga mempersulit pembentukan flok. Begitu juga sebaliknya jika konsentrasi koagulan terlalu banyak maka flok tidak terbentuk dengan baik dan dapat menimbulkan kekeruhan kembali. d.
Pengadukan Pengadukan yang baik diperlukan untuk memperoleh koagulasi dan
flokulasi yang optimum. Pengadukan terlalu lamban mengakibatkan waktu pertumbuhan flok menjadi lama, sedangkan jika terlalu cepat mengakibatkan flokflok yang terbentuk akan pecah kembali (Pararaja, 2008).
2.5.
Moringa oleifera Moringa oliefera di Indonesia dikenal sebagai kelor. Tumbuhan ini
termasuk jenis tumbuhan perdu yang dapat memiliki ketinggian batang 7 -11 meter. Pohon kelor tidak terlalu besar. Batang kayunya getas (mudah patah) dan cabangnya jarang tetapi mempunyai akar yang kuat. Batang pokoknya berwarna kelabu. Daunnya berbentuk bulat telur dengan ukuran kecil-kecil bersusun majemuk dalam satu tangkai. Kelor dapat berkembang biak dengan baik pada daerah yang mempunyai ketinggian tanah 300-500 meter di atas permukaan laut. Bunganya berwarna putih kekuning-kuningan dan tudung pelepah bunganya berwarna hijau. Bunga kelor keluar sepanjang tahun dengan aroma bau semerbak. Buah kelor berbentuk segi tiga memanjang. Buahnya berbentuk seperti kacang panjang berwarna hijau dan keras serta memiliki panjang 120 cm. Bunga kelor berupa malai yang keluar dari ketiak daun, sedangkan buahnya menggantung
30
sepanjang 20-45 cm dan isinya sederetan biji bulat, tetapi bersayap tiga (Schwarz, 2000). Klasifikasi Kingdom
: Plantae
Ordo
: Brassicales
Family
: Moringaceae
Genus
: Moringa
Species
: M. oleifera Gambar 1. Moringa oleifera
Budidaya tanaman Moringa atau kelor tidak memerlukan pemeliharaan yang rumit dan dapat tahan pada musim kering yang panjang. Cepat tumbuh sampai ketinggian 4-10 meter, berbunga, dan menghasilkan buah hanya dalam waktu 1 tahun sejak ditanam. Tanaman tersebut tumbuh cepat baik dari biji maupun dari stek, juga dapat tumbuh pada lahan yang gersang dan tidak subur. Sehingga baik bila dikembangkan di lahan-lahan kritis yang mengalami musim kekeringan yang panjang (Schwarz, 2000). Tanaman kelor ini bermanfaat dan berkhasiat sebagai obat tradisional, karena mengandung beberapa zat kimia untuk menyembuhkan penyakit. Daun kelor mengandung alkaloid moringin, moringinan, dan pterigospermin. Kemudian gomnya mengandung arabinosa, galaktan, asam glukonat, dan ramnosa, sedangkan bijinya mengandung asam palmitat, strearat, linoleat, oleat, lignoserat.
31
Gambar 2. Asam Oleat
Gambar 3. Asam Palmitat
Gambar 4. Asam Glukonat
Gambar 5. Asam Linoleat
Analisis nutrisi yang telah dilakukan pada daun kelor menunjukkan bahwa daun kelor kaya akan nutrisi esensial. Konsentrat daun kelor kering mengandung nilai nutrisi yang lebih tinggi dibandingkan wortel dan bayam. Vitamin A yang terdapat pada daun kelor berupa prekusornya, yaitu karoten. Bentuk ini lebih efektif karena usus menyerap vitamin A dalam bentuk karoten (Dolcas Biotech, 2008). Madsen dan Dchlundt serta Grabow menunjukkan bahwa serbuk biji kelor mampu menumpas bakteri Escherichia coli, Streptococcus faecalis dan Salmonella typymurium. Secara tradisional, kegunaan biji Moringa oleifera pada pengolahan air skala rumah tangga telah dilakukan di beberapa wilayah pedalaman di Sudan.
32
Wanita-wanita di daerah tersebut yang mengambil air dari Sungai Nil, memasukkan serbuk Moringa oleifera dalam kantong kecil yang terbuat dari kain. Kantong ini kemudian dicelupkan dan diputar dalam wadah yang berisi air keruh dari Sungai Nil yang mereka ambil.
Gambar 6. Biji Moringa oleifera Kulit dari biji Moringa oleifera mengandung molekul protein larut air dengan berat molekul yang rendah. Protein ini akan bermuatan positif jika dilarutkan dalam air. Fungsi protein akan bekerja seperti bahan sintetik yang bermuatan positif dan dapat digunakan sebagai koagulan polimer sintetik. Ketika Moringa oleifera yang sudah diolah (serbuk) dimasukkan kedalam air kotor, protein yang terdapat dalam Moringa oleifera akan mengikat partikulat-partikulat yang bermuatan negatif, partikulat ini menyebabkan kekeruhan. Pada kondisi kecepatan pengadukan yang tepat, partikulat-partikulat bermuatan negatif yang sudah terikat, ukurannya akan membesar dan membentuk flok. Flok ini bisa diendapkan dengan gravitasi atau dihilangkan dengan filtrasi. Seperti koagulan lainnya, kemampuan biji kelor (Moringa oleifera) untuk menjernihkan air dapat bervariasi, tergantung dari keadaan air yang akan diproses.
33
Efektifitas koagulasi oleh biji kelor ditentukan oleh kandungan protein kationik bertegangan rapat dengan berat molekul sekitar 6,5 kdalton. Elusi NaCl pada pengujian elektroforesis terhadap protein yang terkandung dalam Moringa oleifera menunjukkan kandungan protein ini 79.3% bersifat kationik dan 20.7% bersifat anionik (Sahni dan Srivastava, 2008). . Potensial zeta larutan 5% biji kelor tanpa kulit adalah sekitar +6 mV. Hal ini menunjukkan bahwa larutan ini didominasi oleh tegangan positif meskipun merupakan campuran heterogen yang kompleks. Potensial zeta air limbah adalah sekitar -46 mV. Akibatnya, koagulasi partikel tersuspensi dengan biji kelor dipengaruhi oleh proses destabilisasi tegangan negatif koloid oleh polielektrolit kationik (Broin, 2002).
2.6. Jar Test Untuk mengetahui tingkat kekeruhan suatu sampel air, maka kita bisa menggunakan alat laboratorium yang bernama Jar Test. Jar Test ini juga dapat digunakan untuk mengetahui kinerja koagulasi dan flokulasi secara simulasi di laboratorium asalkan air yang dilakukan simulasi dengan Jar Test ini adalah air yang benar-benar akan dilakukan pengolahan di lapangan. Standar ini menetapkan suatu metode pengujian koagulasi flokulasi, termasuk prosedur umum untuk mengevaluasi pengolahan dalam rangka mengurangi bahan-bahan terlarut, koloid, dan yang tidak dapat mengendap dalam air dengan menggunakan bahan kimia dalam proses koagulasi-flokulasi, yang dilanjutkan dengan pengendapan secara gravitasi.
34
Uji koagulasi-flokulasi dilaksanakan untuk menentukan dosis bahan-bahan kimia, dan persyaratan yang digunakan untuk memperoleh hasil yang optimum. Variabel-variabel utama yang dikaji sesuai dengan yang disarankan, termasuk bahan kimia pembantu, pH, temperatur, dan kondisi campuran. Metode uji ini digunakan untuk mengevaluasi berbagai jenis koagulan dan koagulan pembantu pada proses pengolahan air tanah dan air limbah. Pengaruh konsentrasi koagulan dan koagulan pembantu dapat juga dievaluasi dengan metode ini. Peralatan yang diperlukan terdiri dari batang pengaduk, gelas kimia, rak pereaksi bahan kimia dan bahan pembantu yang digunakan untuk larutan dan suspensi pengujian. Tersedia juga alat yang terintegrasi dan lebih modern yang diperuntukkan khusus pengujian dengan metode jar test.
Gambar 7. Jar Test Jar test secara subyektif masih merupakan uji yang paling banyak digunakan dalam mengontrol koagulasi dan tergantung semata-mata kepada penglihatan kita (secara visual) untuk mengevaluasi suatu interpretasi/tafsiran. Penambahan garam aluminium atau garam besi, akan menurunkan pH air, disebabkan
oleh
reaksi
hidrolisa
garam
tersebut.
Koagulasi
optimum
bagaimanapun juga akan berlangsung pada nilai pH tertentu (pH optimum), dimana pH optimum harus ditetapkan dengan jar test (Pararaja, 2008). 35
2.7. Metode Most Probable Number (MPN) Pendekatan untuk enumerasi bakteri hidup adalah dengan metode MPN. MPN didasarkan pada metode statistik (teori kemungkinan). Metode MPN ini umumnya digunakan untuk menghitung jumlah bakteri pada air khususnya untuk mendeteksi adanya bakteri koliform yang merupakan kontaminan utama sumber air minum. Ciri-ciri utamanya yaitu bakteri gram negatif, batang pendek, tidak membentuk spora, memfermentasi laktosa menjadi asam dan gas CO2 yang dideteksi dalam waktu 24 jam inkubasi pada 37º C. Sampel ditumbuhkan pada seri tabung sebanyak 3 atau 5 buah tabung untuk setiap kelompok. Apabila dipakai 3 tabung disebut seri 3, dan jika dipakai 5 tabung maka disebut seri 5. Media yang digunakan adalah Lactose Broth yang memiliki komposisi Beef extract (3 g), peptone (5 g), lactose (10 g) dan Bromthymol Blue (0,2 %) per liternya. Pemberian sampel pada tiap seri tabung berbeda-beda. Untuk sampel sebanyak 10 mL ditumbuhkan pada media LBDS (Lactose Broth Double Strength), untuk sampel 1 mL dan 0,1 mL dimasukkan pada media LBSS (Lactose Broth Single Strength). Pada proses pengujiannya, media yang telah dimasukkan kedalam tabung, diberi indikator perubahan pH dan dimasukkan tabung durham yang berfungsi untuk memerangkap gas CO2 yang terbentuk (Pelczar dan Chan, 1985). Berdasar sifat koliform, maka bakteri ini dapat memfermentasikan laktosa menjadi asam dan gas CO2 yang dideteksi oleh berubahnya warna dan gas dalam tabung durham. Nilai MPN ditentukan dengan kombinasi jumlah tabung positif (asam dan gas) tiap serinya setelah diinkubasi.
36
Salah satu zat aktif (active agent) yang terkandung dalam biji kelor yaitu 4α L-ramnosiloksi-benzil-isotiosianat yang memiliki aktivitas anti mikroba (Grabow, 1985)
Gambar 8. Struktur 4α L-ramnosiloksi-benzil-isotiosianat
2.8. Logam berat Logam berat adalah unsur logam yang mempunyai densitas > 5 g /cm3. Secara alamiah, logam berat terdapat dalam perairan, namun kadarnya sangat kecil (Hutagalung, 1997). Peningkatan konsentrasi logam berat umumnya disebabkan oleh masuknya limbah industri, limbah pertambangan, limbah pertanian dan limbah domestik. Hal ini disebabkan senyawa logam berat sering digunakan dalam industri, baik sebagai bahan baku, bahan tambahan, maupun sebagai katalis.
2.8.1. Kadmium (Cd) Kadmium (Cd) merupakan unsur esensial bagi fungsi biologis dan memiliki tingkat toksisitas yang tinggi bagi tumbuhan dan hewan, namun konsentrasi normal pada lingkungan tidak menimbulkan toksisitas yang akut. Bahaya Cd bagi manusia adalah akumulasi yang kronis pada korteks ginjal, merusak sistem fisiologis tubuh, antara lain sistem urinaria, sistem respirasi, 37
sistem sirkulasi (darah) dan jantung, kerusakan sistem reproduksi, sistem saraf, bahkan dapat mengakibatkan kerusakan tulang (Widowati dkk., 2008). Kadmium bersifat tahan panas dan merupakan logam yang sering digunakan dalam lempengan elektroda, pengecatan, stabilizer. Kadmium relatif aktif dalam lingkungan aquatik dan garam-garamnya dapat larut dalam air. Unsur ini digunakan dalam campuran logam poros dengan koefisien gesek yang rendah dan tahan lama. Ia juga banyak digunakan dalam aplikasi sepuhan listrik (electroplating). Kadmium digunakan pula dalam pembuatan solder, baterai Ni-Cd, dan sebagai penjaga reaksi nuklir fisi. Senyawa kadmium digunakan dalam fosfor tabung TV hitam-putih dan fosfor hijau dalam TV bewarna. Kadmium dan solusi senyawa-senyawanya sangat beracun. Dalam industri pertambangan logam Pb dan Zn, proses pemurniannya akan selalu diperoleh hasil samping kadmium.
2.8.2. Kromium (Cr) Berdasarkan pada sifat-sifat kimianya, logam kromium (Cr) dalam persenyawaan mempunyai bilangan oksidasi +2, +3, dan +6. Kromium banyak digunakan dalam bidang perindustrian. Kegunaan umum yang dikenal dari senyawa-senyawa kromat dan dikromat ini adalah dalam bidang-bidang seperti tekstil, penyamakan, pencelupan, fotografi, zat warna, dan sejenisnya. Kromium dapat masuk dalam badan perairan dengan dua cara, yaitu secara alamiah dan non alamiah. Masuknya Cr secara alamiah dapat terjadi karena erosi batuan mineral, dan dengan cara debu dan partikel Cr yang dibawa air hujan.
38
Masuknya Cr yang terjadi secara non alamiah lebih merupakan dampak dari aktivitas yang dilakukan manusia. Sumber-sumber Cr yang berkaitan dengan aktivitas manusia dapat berupa limbah atau buangan industri sampai buangan rumah tangga. Proses-proses kimiawi yang berlangsung dalam badan perairan juga dapat mengakibatkan terjadinya peristiwa reduksi senyawa-senyawa Cr (VI) yang sangat beracun menjadi Cr (III) yang kurang beracun. Peristiwa reduksi yang terjadi pada senyawa Cr (VI) dan Cr (III), dapat berlangsung bila badan perairan berada dan atau mempunyai lingkungan yang bersifat asam. Untuk perairan yang berlingkungan basa, ion-ion Cr (III) akan diendapkan di dasar perairan (Palar, 2004). Kromium merupakan logam yang terintegrasi dalam molekul zat pewarna tekstil dalam jumlah yang cukup signifikan. Logam ini merupakan salah satu parameter dalam baku mutu air limbah industri tekstil (Smith, 1988).
2.8.3. Mangan (Mn) Kandungan mangan yang diizinkan terdapat dalam air yang digunakan untuk keperluan domestic sangat rendah yaitu dibawah 0,05 mg/L. dalam kondisi aerob, mangan dalam perairan terdapat dalam bentuk MnO2 dan pada dasar perairan tereduksi menjadi Mn2+ atau dalam air yang kekurangan oksigen (DO rendah). Oleh karena itu pemakaian air yang berasal dari dasar suatu sumber air sering ditemukan mangan dalam konsentrasi tinggi. Pada pH yang agak tinggi dan kondisi aerob terbentuk mangan yang tidak larut seperti MnO2, MnO4- atau MnCO3.
39
Mangan
termasuk
logam esensial
yang
dibutuhkan
oleh
tubuh
sebagaimana zat besi. Tubuh manusia mengandung Mn sekitar 10 mg dan banyak ditemukan di liver, tulang, dan ginjal. Mn dapat membantu kinerja liver dalam memproduksi urea, superoxide dismutase, karboksilase piruvat, dan enzim glikoneogenesis serta membantu kinerja otak bersama enzim glutamine sintetase. Kelebihan Mn dapat menimbulkan racun yang lebih kuat dibanding besi. Toksisitas Mn hampir sama dengan nikel dan tembaga. Mangan bervalensi 2 terutama dalam bentuk permanganat merupakan oksidator kuat yang dapat mengganggu
membran
mucous,
menyebabkan
gangguan
kerongkongan,
timbulnya penyakit “manganism” yaitu sejenis penyakit parkinson, gangguan tulang, osteoporosis, penyakit Perthe’s, gangguan kardiovaskuler, hati, reproduksi dan perkembangan mental, hipertensi, hepatitis, posthepatic cirrhosis, perubahan warna rambut, kegemukan, masalah kulit, kolesterol, neurological symptoms dan menyebabkan epilepsi (Janelle, 2004). 2.9. Spektroskopi Serapan Atom (SSA) Spektroskopi serapan atom merupakan metode yang memanfaatkan fenomena penyerapan energi sinar oleh atom netral dalam bentuk gas sebagai dasar pengukuran dan sangat tepat digunakan untuk analisis zat pada konsentrasi rendah. Atom-atom bebas bisa dihasilkan dengan cara menyemprotkan sampel yang berupa larutan atau suspensi kedalam nyala. Besarnya kepekatan analit ditentukan dari besarnya penyerapan bekas sinar garis resonansi yang melewati nyala. Cara analisis ini selain atomisasi dengan nyala dapat pula dilakukan dengan
40
tanpa nyala (flameless atomizer), yaitu dengan menggunakan energi listrik dengan batang carbon (CRA= Carbon Rod Atomizer) atau bahkan dengan uapnya saja seperti pada analisis merkuri. Spektroskopi Serapan Atom adalah cara analitis yang berdasarkan pada proses penyerapan energi radiasi gelombang elektromagnetik oleh populasi atom yang berbeda pada tingkat energi yang lebih tinggi. Jika pada sejumlah populasi atom yang berada pada tingkat energi dasar (E0) diberikan seberkas radiasi golombang elektromagnetik dengan tingkat energi tertentu (sesuai dengan besarnya energi untuk menaikkan tingkat energi atom dari E0 E1) maka sebagian energi radiasi akan diserap oleh atom dan tingkat energi atom naik dari E0 E1. Energi radiasi gelombang elektromagnetik yang tidak mengalami penyerapan akan keluar dari populasi atom dan intensitasnya berkurang sesuai dengan jumlah atom yang mengalami perpindahan tingkat energi. Dengan demikian, pengurangan intensitas radiasi pada panjang gelombang yang sesuai dapat diukur dan besarnya sebanding dengan populasi atom yang menyerap radiasi tersebut. Dengan mengukur jumlah energi yang diserap, maka dapat menentukan konsentrasi atom elemen yang diuji alam contoh (Suryana, 2001).
2.9.1. Prinsip Kerja SSA Metode ini berprinsip pada absorpsi cahaya oleh atom. Atom-atom menyerap cahaya tersebut pada panjang gelombang tertentu, tergantung pada sifat unsurnya. Dengan absorpsi energi, berarti memperoleh lebih banyak energi, suatu
41
atom pada keadaan dasar dinaikan tingkat energinya ketingkat eksitasi. Keberhasilan analisis ini tergantung pada proses eksitasi dan memperoleh garis resonansi yang tepat (Khopkar. 2003). Secara proporsional konsentrasi atom bebas dalam nyala ditunjukkan menurut hukum Lambert-Beer: Absorbansi = log lo / lI = K.C.L
dimana: lo = Intensitas awal radiasi cahaya yang diemisikan sumber cahaya lI
= Intensitas cahaya yang ditransmisikan (jumlah yang tidak terabsorpsi)
C
= Konsentrasi sampel (atom bebas) (mol/L)
K
= Konstanta
L
= Tebal media (cm)
2.9.2. Komponen-komponen SSA a. Lampu katoda berongga (Hollow Cathode Lamp) Lampu katoda berongga terdiri atas tabung gelas yang diisi dengan gas argon (Ar) atau neon (Ne) bertekanan rendah (4-10 torr) dan di dalamnya dipasang sebuah katoda berongga dan anoda. Rongga katoda berlapis logam murni dari unsur obyek analisis. Batang anoda terbuat dari logam wolfram/tungsten (W). b. Ruang pengkabutan (Spray Chamber) Merupakan bagian di bawah burner dimana larutan contoh diubah menjadi aerosol. Dinding dalam dari spray chamber ini dibuat dari plastik/teflon. Dalam ruangan ini dipasang peralatan yang terdiri atas :
42
1. Nebulizer glass bead atau impact bead (untuk memecahkan larutan menjadi partikel butir yang halus) 2. Flow spoiler (berupa baling-baling berputar, untuk mengemburkan butir / partikel larutan yang kasar) 3. Inlet dari fuel gas dan drain port (lubang pembuangan) c. Pembakar (Burner) Merupakan alat dimana campuran gas (bahan bakar dan oksida) dinyalakan. Dalam nyala yang bersuhu tinggi itulah terjadi pembentukan atom-atom analit yang akan diukur. Burner untuk nyala udara asetilen (suhu 2000-2200 0C) berlainan dengan untuk nyala nitrous oksida-asetilen (suhu 2900-3000 0C). Burner harus selalu bersih untuk menjamin kepekaan yang tinggi dan kedapatulangan (repeatability) yang baik. d. Monokromator & Slit (Peralatan optik) Fungsinya untuk mengisolir sebuah resonansi dari sekian banyak spektrum yang dihasilkan oleh lampu katoda berongga. e. Detektor Detektor yang biasa digunakan dalam SSA ialah jenis photomultiplier tube, yang jauh lebih peka daripada phototube biasa dan responnya juga sangat cepat (10-9 detik). Fungsinya untuk mengubah energi radiasi yang jatuh pada detektor menjadi sinyal elektrik / perubahan panas. f. Lain-lain 1. Pembuangan gas dan udara kotor (exhaust dust) 2. Pipa saluran gas (Suryana, 2001)
43
Gambar 9. Diagram alir SSA
2.10.
Turbidimeter Metode yang sering digunakan dalam menentukan nilai kekeruhan adalah
metode nefelometri dengan satuan NTU (Nephelometric Turbidity Unit). Prinsip analisa dengan menggunakan metode nefelometri adalah pengukuran terhadap intensitas cahaya yang dihamburkan oleh partikel-partikel yang ada di dalam air. Semakin tinggi intensitas cahaya yang dihamburkan maka semakin tinggi nilai kekeruhan air tersebut. Pengukuran dilakukan dengan membendingkan intensitas cahaya yang dihamburkan oleh sampel dengan intensitas cahaya yang dihamburkan oleh larutan standar dalam keadaan sama. Sebagai standar kekeruhan digunakan larutan suspensi polimer formazin dengan satuan FTU (Formazin Turbidity Unit) atau sama dengan satuan NTU. Jika dikonversi kedalam satuan mg/L sebagai SiO2 adalah sebesar 2,25 mg/L (Pararaja, 2008).
44
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Waktu dan Tempat Penelitian Sampel air limbah diambil dari sebuah industri tekstil di Karawang yang bergerak dalam industri tekstil. Pengambilan sampel air limbah dilakukan pada bulan Maret, April, dan Mei 2010, dimana keadaan perusahaan sedang dalam masa produksi normal. Sampel air limbah diambil dari equalization basin. Sampel air tanah diambil dari sebuah sumur bor di daerah Pamulang, pada bulan Mei dan Juni. Penelitian dilakukan di Laboratorium Penelitian, Pusat Laboratorium Terpadu (PLT) Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta, pada bulan April sampai Juni 2010.
3.2.
Bahan dan Alat
3.2.1. Bahan Bahan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi bahan uji (sampel) dan bahan kimia. Bahan uji adalah air limbah yang diambil dari sebuah industri tekstil di Karawang dan air tanah yang diambil dari daerah Pamulang, serta biji Moringa oleifera yang diambil pada bulan Maret, di Desa Pasawahan, Purwakarta. Air limbah diambil pada titik dan waktu yang sama. Bahan kimia yang digunakan adalah Poly Alumunium Chloride (PAC) merek Kuriflock konsentrasi 100 mg/L, Single Strength Lactose Broth (Merck), Double Strength Lactose Broth (Merck), pereaksi oksigen alkali iodida azida Natrium
45
45
Iodida (NaI) sebagai oksidator, Natrium Tiosulfat (Na2S2O3) 0,025 N (Merck), Asam Sulfat (H2SO4) 6 N (Merck), Mangan Sulfat (MnSO4) 4 M (Merck), dan indikator amilum.
3.2.2. Alat Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah pH meter (Myron L ARH1), thermometer digital, portable conductymeter (Myron L ARH1), portable turbidity meter (HANNA Instrument), Atomic Adsorption Spectrophotometer (Perkin Elmer), magnetic stirrer (Cymarec*2), cuvet, tabung durham, dan alat gelas lainnya.
3.3. Metode Penelitian 3.3.1. Persiapan Sampel Sampel air limbah dan air tanah masing-masing dimasukkan sebanyak 500 mL kedalam gelas beaker 1000 mL. Disiapkan juga koagulan PAC dengan konsentrasi 100 mg/L sebagai pembanding koagulan Moringa oleifera. Disiapkan juga kontrol, yaitu 500 mL sampel air limbah dan air tanah yang tidak ditambahkan koagulan tetapi tetap dilakukan jar test.
3.3.2. Pembuatan Larutan Moringa oleifera Disiapkan 8 buah kelor tua yang berwarna kecoklatan dengan ujung buah yang mulai terbuka, panjang buah 20-25 cm, seperti pada gambar 8 di lampiran. Diambil biji dari buah kelor sebanyak 400 mg. Biji kelor yang digunakan adalah
46
biji kelor yang memiliki kadar air 5 % dari berat biji. Biji kelor dihancurkan dengan grinding mill lalu disaring dengan saringan berukuran 210 µm. Serbuk biji kelor ditimbang sebanyak 10, 20, 30, 40, 50, 55, 60, dan 70 mg. Masing-masing dilarutkan dengan 500 mL aquades dalam gelas beaker. Campuran serbuk biji kelor dan air dalam gelas beaker diaduk menggunakan batang gelas sehingga didapatkan larutan yang homogen untuk mendapatkan bahan aktif polielektrolit kationik. Larutan tersebut kemudian disaring dengan menggunakan kertas saring, lalu larutan yang telah disaring tersebut yang akan digunakan sebagai koagulan. Larutan Moringa oleifera harus dibuat langsung setiap akan digunakan. Hal ini disebabkan biji Moringa oleifera merupakan bahan organik yang mudah 0
membusuk. Jika disimpan dalam pendingin 4 C dapat disimpan selama 3 hari saja.
3.3.3. Analisa Laboratorium Digunakan metode Jar Test. Dari semua dosis yang telah disiapkan, diambil 1 mL dari berbagai konsentrasi, lalu dimasukkan kedalam gelas beaker yang berisi 500 mL air limbah maupun air tanah. Larutan dicampurkan dan diaduk dengan cepat (120 rpm) selama 2 menit, diikuti dengan pengadukan perlahan (40 rpm) selama 10 menit untuk membantu pembentukan flok. Pengadukan dilakukan dengan bantuan magnetic stirrer. Suspensi dibiarkan selama 1 jam tanpa gangguan. Diambil supernatan dari masing-masing sampel
47
untuk dilakukan pengujian parameter. Setelah parameter diuji, dihitung persentase perubahannya dengan cara:
% Perubahan
x 100%
3.3.4. Pengukuran Temperatur Temperatur dari sampel diukur meggunakan thermometer yang terdapat pada alat konduktimeter. Pengukuran temperatur dilakukan terhadap masingmasing sampel dengan konsentrasi yang berbeda dan juga blanko. Sampel dimasukkan ke dalam sample cell hingga katoda tergenang sampel. Pembacaan temperatur diambil setelah angka digital muncul dalam keadaan yang stabil.
3.3.5. Pengukuran pH pH dari sampel dibaca menggunakan alat pengukur pH digital yang terdapat pada alat konduktimeter. Pengukuran nilai pH dilakukan terhadap masing-masing sampel dengan konsentrasi yang berbeda dan juga blanko. Sampel dimasukkan ke dalam sample cell hingga katoda tergenang sampel. Pembacaan nilai pH diambil setelah angka digital muncul dalam keadaan yang stabil.
3.3.6. Pengukuran Konduktifitas Sampel yang telah digunakan untuk pengukuran pH digunakan juga untuk tes konduktifitas. Alat yang digunakan adalah konduktimeter yang telah
48
dikalibrasi. Pengukuran nilai konduktifitas atau daya hantar listrik dilakukan terhadap masing-masing sampel dengan konsentrasi yang berbeda dan juga blanko. Sampel dimasukkan ke dalam sample cell hingga katoda tergenang sampel. Pembacaan nilai konduktifitas diambil setelah angka digital muncul dalam keadaan yang stabil.
3.3.7. Pengukuran Turbiditas Pengukuran ini dilakukan pada supernatan yang didapatkan setelah proses jar test, dilakukan menggunakan turbidimeter. Sampel dimasukkan ke dalam sample cell. Pembacaan nilai turbiditas diambil setelah angka digital muncul dalam keadaan yang stabil. Nilai kekeruhan dari sampel ditunjukkan oleh alat turbidimeter dalam satuan Formazin Turbidity Units (FTU), yang kemudian dikonversi ke satuan ppm. Nilai dalam satuan FTU x 2,25 = nilai dalam satuan ppm
3.3.8. Pengukuran Oksigen Terlarut Pengukuran oksigen terlarut dilakukan dengan metode titrasi sesuai dengan SNI 06-6989.14-2004, yaitu sebanyak 50 mL sampel dalam botol uji ditambahkan 1 mL MnSO4 dan pereaksi oksigen (NaI). Sampel ditutup, dihomogenkan hingga terbentuk gumpalan. Gumpalan yang terbentuk dibiarkan mengendap selama 5-10 menit. Ditambahkan 1 mL H2SO4 pekat, lalu dihomogenkan hingga endapan larut kembali. Ditambahkan indikator amilum. Dititrasi dengan Na2S2O3 hingga warna biru hilang.
49
3.3.9. Total Koliform Menggunakan Prosedur MPN Penentuan nilai kemungkinan terbesar dari koliform yang terdapat di setiap sampel yang telah diberi perlakuan, dilakukan metode fermentasi beberapa tabung. Medium pertumbuhan bakteri yang digunakan adalah medium cair laktosa. Disiapkan dua jenis medium cair laktosa. Medium cair Single Strength Lactose Broth (SSLB) dan medium cair Double Strength Lactose Broth (DSLB). Pada pembuatan medium cair SSLB, ditimbang 13.0 g serbuk laktosa dan dilarutkan dalam 1000 mL aquades. Larutan kemudian diaduk perlahan selama 10 menit. Medium cair DSLB dibuat dengan mencampurkan bahan medium cair SSLB sebanyak dua kali lipat beratnya. Larutan ini kemudian diletakkan di pengaduk magnetik dan diaduk perlahan selama 10 menit. Sebanyak 0.1 dan 1.0 mL sampel dan supernatan dari perlakuan dengan alum dan Moringa diukur dan dimasukkan kedalam tabung uji yang berisi 10 mL medium cair SSLB dan sampel dan supernatan dari perlakuan dengan alum dan Moringa diukur dan dimasukkan kedalam tabung uji yang berisi 10 mL medium cair DSLB. Tabung uji lalu diinkubasi selama 24 jam pada suhu 37o C. Hasil yang didapatkan dibandingkan dengan tabel untuk mendapatkan nilai kemungkinan terbesar dengan tingkat kepercayaan 95.0%.
3.3.10. Pengukuran Kadar Logam Logam berat dalam sampel yang diukur adalah Cd, Cr, dan Mn. Pengukuran kadar logam dilakukan terhadap supernatan dari sampel dengan dosis optimum. Konsentrasi ion logam berat diukur dengan SSA.
50
Disiapkan 6 buah larutan unsur yang akan diuji dengan 6 macam konsentrasi (0,1; 0,5; 1,0; 1,5 dan 2,0 mg/L), dimana absorbansinya di antara 0,020 – 1, 00. Komposisi larutan kalibrasi harus menyamai larutan sampel yang akan diukur (kecuali analitnya). Jika larutan blanko mengandung sejumlah analit, jumlah tersebut harus ditambahkan kedalam jumlah analit dalam larutan kalibrasi atau dikurangkan dari jumlah analit dalam larutan sampel. Disiapkan alat SAA sesuai petunjuk operasionalnya. Diaspirasikan larutan pembanding dan nol kan skala absorbansi (atau 100 % T). Diteruskan aspirasi sampai diperoleh sinyal yang stabil. Dipilih salah satu larutan kalibrasi yang mempunyai nilai absorbansi A : 0,2 – 0,4.dan diharapkan berada dalam dalam daerah yang linier. Dengan larutan ini tentukan kondisi SAA yang optimal (tinggi dan posisi horizontal burner, nebulizer, laju alir, gases, dll). Diukur absorbansi larutan kalibrasi yang terpilih menggunakan larutan pembanding untuk mengembalikan pada angka nol skala absorbansi setiap kali satu pengukuran. Hitung nilai absorbansinya rata-rata. Dengan cara yang sama, diukur larutan blanko. Dihitung nilai absorbansi rata-rata. Dihitung konsentrasi analit dalam larutan blanko. Sampel air diatomisasikan pada alat Spektrofotometer serapan atom pada kondisi yang optimal. Berdasarkan kurva standar absorbansi berbanding konsentrasi unsur yang akan diuji, maka konsentrasi setiap unsur dapat ditentukan.
51
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Nilai Temperatur Setelah Penambahan Koagulan Penambahan serbuk biji kelor (Moringa oleifera) dan PAC sebagai koagulan dalam proses pengolahan limbah cair dan penjernihan air tidak mempengaruhi perubahan temperatur secara signifikan. Pada sampel limbah cair, temperatur awal adalah 28,267oC dan temperatur tertinggi setelah penambahan koagulan adalah 29,167oC. Pada sampel air tanah, temperatur awalnya adalah 28,467oC dan temperatur tertinggi setelah penambahan koagulan adalah 29,067oC. Penggunaan koagulan pada proses pengolahan air tidak mengubah temperatur secara drastis. Temperatur dari masing-masing sampel masih berada dalam kisaran suhu normal untuk air. Tabel 2. Nilai temperatur setelah penambahan koagulan Sampel Awal Kontrol PAC 100 mg/L M.o 80 mg/L M.o 100 mg/L
Temperatur (oC) Air Limbah Air Tanah 28,7 29,1 28,5 28,3 28,6 28,9 28,7 28,9 28,8 29
4.2. Pengaruh Penggunaan M. oleifera Terhadap Perubahan Turbiditas Pada tabel 3 dapat dilihat konsentrasi optimum bagi penurunan turbiditas air limbah adalah pada penggunaan koagulan Moringa oleifera 100 mg/L, sedangkan air tanah pada 80 mg/L. Pemberian konsentrasi optimum pada air limbah
52
52
menurunkan turbiditas sebesar 97,9% dan pada air tanah sebesar 97,5%. Dibandingkan dengan PAC konsentrasi 100 mg/L yang mampu menurunkan turbiditas sebesar 89,6% bagi air limbah dan 89,4% bagi air tanah, koagulan M. oleifera memiliki kemampuan koagulasi yang lebih baik untuk menurunkan nilai turbiditas. Tabel 3. Variasi konsentrasi koagulan terhadap turbiditas.
No. 1 2 3 4 5 6 7 8
Konsentrasi M. oleifera (mg/L) 20 40 60 80 100 110 120 140
Turbiditas (mg/L) Air Limbah 65,32 54,07 24,75 14,46 9,71 12,97 18,6 24,9
Air Tanah 42,22 39,86 26,11 11,59 11,72 24,66 18,31 31,87
% Penurunan Turbiditas Air Limbah 90,6 92,2 96,4 97,9 98,6 98,1 97,3 96,4
Air Tanah 90,8 91,3 94,3 97,5 97,4 94,6 96,3 93
Nilai turbiditas tertinggi pada air limbah setelah proses koagulasi menggunakan M. oleifera adalah 65,32 mg/L dan nilai turbiditas terendah adalah 9,71 mg/L. Sedangkan pada air tanah, nilai turbiditas tertinggi adalah 42,22 mg/L dan terendah adalah 11,59 mg/L. Dosis optimum penggunaan koagulan M. oleifera adalah pada konsentrasi 100 mg/L untuk air limbah dan 80 mg/L untuk air tanah. Hal ini dilihat dari nilai turbiditas terendah dari limbah cair dan air tanah. Pada konsentrasi yang melebihi dosis optimum, turbiditas kembali naik karena koloid telah dinetralkan semuanya dan mengendap dengan dosis yang optimum, sehingga kelebihan koagulan akan menyebabkan kekeruhan karena tidak berinteraksi dengan partikel koloid lain yang berbeda muatan.
53
Tabel 4. Nilai turbiditas setelah penambahan koagulan Sampel Awal Kontrol PAC 100 mg/L M.o 80 mg/L M.o 100 mg/L
Turbiditas (mg/L) Air Limbah Air Tanah 695,25 459 193,043 112,313 72,4208 48,78 14,4601 11,5949 9,71258 11,7225
Kekeruhan pada air disebabkan oleh adanya zat padat tersuspensi, baik zat organik maupun zat anorganik. Zat anorganik biasanya berupa lapukan batuan, pasir, lumpur, dan logam terlarut. Sedangkan zat organik berasal dari buangan limbah domestik maupun industri yang dapat menjadi makanan bakteri dan perkembangbiakkan bakteri. Selain itu mikroorganisme, alga, dan plankton juga dapat menyebabkan kekeruhan pada air. Ketika ditambahkan koagulan ke dalam sampel dan diikuti dengan pengadukan cepat, protein kationik yang dihasilkan Moringa oleifera tersebut terdistribusi ke seluruh bagian cairan dan kemudian berinteraksi dengan partikelpartikel bermuatan negatif penyebab kekeruhan yang terdispersi. Interaksi tersebut mempengaruhi gaya yang menyebabkan stabilitas partikel menjadi terganggu, sehingga bisa berikatan dengan partikulat kecil membentuk endapan. Proses inilah yang disebut koagulasi. Oleh karena itu Moringa bisa disebut sebagai koagulan. Karena koagulan ini berasal dari tumbuhan dan tanpa melalui proses sintetik, maka disebut juga koagulan alami atau biokoagulan. Mekanisme yang paling mungkin terjadi dalam proses koagulasi adalah adsorpsi dan netralisasi tegangan atau adsorpsi dan ikatan antar partikel yang tidak
54
stabil. Dari kedua mekanisme tersebut, untuk menentukan mekanisme mana yang terjadi merupakan suatu hal yang sangat sukar karena kedua mekanisme tersebut mungkin terjadi secara simultan. Tapi, umumnya mekanisme koagulasi dengan biji kelor adalah adsorpsi dan netralisasi tegangan (Sutherland dkk, 1994). Suatu keuntungan tambahan dalam hal ini adalah, bahwa semua lumpur yang berasal dari koagulasi biji M.oleifera adalah biodegradable dan merupakan bahan organik. Tidak seperti tawas, aktivitas koagulasi sangat dipengaruhi oleh alkalinitas alami air yang akan dikoagulasi. Sehingga diperlukan bahan tambahan lain seperti kapur untuk dapat meningkatan alkalinitas atau pH air yang akan dikoagulasi dengan menggunakan tawas. Akibatnya adalah lumpur yang dihasilkan mempunyai volume yang besar dari pada lumpur yang dihasilkan oleh koagulan biji M.oleifera.
4.3. Pengaruh Penggunaan M. oleifera Terhadap Perubahan pH Derajat keasaman (pH) adalah salah satu faktor terpenting yang mempengaruhi proses koagulasi. Bila proses koagulasi dilakukan tidak pada rentang pH optimum, maka akan mengakibatkan gagalnya proses pembentukan flok dan rendahnya kualitas air yang dihasilkan. pH optimum untuk masing-masing koagulan berbeda-beda. Koagulan tertentu tidak akan bekerja maksimal pada suasana yang lebih asam atau lebih basa dari nilai pH optimumnya. Berdasarkan hasil analisis, diperoleh pH optimum biokoagulan Moringa oleifera adalah pada pH 6-8, pada pH tersebut asam amino mengalami ionisasi menghasilkan ion karboksilat dan proton,
55
muatan proton menarik elektron (koloid) membentuk kelompok netral lalu menghasilkan flok (Wibraham, et al., 1982). Tabel 5. Variasi konsentrasi M. oleifera terhadap pH No.
Konsentrasi Moringa (mg/L)
1 2 3 4 5 6 7 8
20 40 60 80 100 110 120 140
pH Air Limbah Air Tanah 4,83 4,85 5,1 5,67 6,2 6,18 6,14 6,2
6,7 7,25 7,41 7,38 7,39 7,39 7,41 7,42
Kisaran nilai pH untuk air yang disarankan oleh WHO (2006) adalah antara 6.0 sampai 8.0. Perlakuan yang dilakukan berada di kisaran 4,83 sampai 7,42 yang mana nilainya semakin meningkat dengan penambahan dosis koagulan. Pada 100 mL aquades yang ditambahkan 8 mg serbuk Moringa oleifera, pH-nya naik dari 7,6 menjadi 8,2. Ini dapat dijelaskan dengan fakta bahwa larutan menjadi bersifat lebih basa disebabkan kekuatan Moringa oleifera sebagai koagulan terletak pada keberadaan protein kationik larut air yang terdapat dalam kulit dan bijinya. Hal ini menyebabkan di dalam air terjadi penerimaan proton dari air oleh asam amino yang bersifat basa yang terdapat dalam protein Moringa oleifera yang menghasilkan pelepasan grup hidroksil yang membuat larutan menjadi basa (Amagloh, 2009).
56
Tabel 6. Nilai pH setelah penambahan koagulan Sampel Awal Kontrol PAC 100 mg/L M.o 80 mg/L M.o 100 mg/L
pH Air Limbah Air Tanah 5,08 6,87 5,1 6,96 4,8 5,21 5,67 7,38 6,2 7,39
Pada sampel yang menggunakan koagulan PAC, pH akan semakin asam seiring penambahan dosis koagulan. Hal ini disebabkan karena pada pengolahan air, alum memproduksi asam yang akan menurunkan nilai pH. Peningkatan keasaman bisa terjadi karena adanya kation trivalent alumunium yang menjadi asam Lewis. Sehingga dapat menerima sepasang elektron sunyi (Amagloh, 2009). Pada koagulan sintetik (PAC), penurunan nilai pH disebabkan terdapatnya ion hidrogen bebas (H+) yang dihasilkan dari reaksi hidrolisis, yaitu ketika koagulan bereaksi dengan air. Secara umum semakin banyak koagulan yang digunakan maka penurunan pH akan semakin tinggi
4.4. Pengaruh Penggunaan M. oleifera Terhadap Perubahan Konduktifitas Daya hantar dalam air sangat bervariasi, wilayah geografi yang berbeda memiliki perbedaan pula dalam tingkat kelarutan mineralnya karena itu tidak terdapat nilai standar tetapi tingginya nilai daya hantar dalam air minum tidak dibenarkan bagi konsumen (WHO, 2006).
57
Tabel 7. Variasi konsentrasi M. oleifera terhadap konduktifitas No.
Konsentrasi Moringa (mg/L)
1 2 3 4 5 6 7 8
20 40 60 80 100 110 120 140
Konduktifitas (µS/cm) Air Limbah Air Tanah 1109,7 1104,7 1102,7 1052,5 1004,65 1005,7 1109,7 1136
225,33 225 221,33 219 216,35 223 228,33 227
Tabel 8. Nilai konduktifitas setelah penambahan koagulan
Sampel
Air Limbah
Awal Kontrol PAC 100 mg/L M.o 80 mg/L M.o 100 mg/L
1123 1109,7 1906,3 1052,5 1004,6
Konduktifitas (µS/cm) % Air % Penurunan Tanah Penurunan ‐ 1,184328 ‐ 6,277827 10,83874
465 227 238,67 219 216,35
‐ 51,1828 ‐ 52,90323 53,47312
Dapat dilihat pada tabel 7 bahwa dosis optimum Moringa oleifera yang diberikan dalam proses penurunan nilai konduktifitas terjadi pada perlakuan dengan konsentrasi koagulan 100 mg/L. Penambahan koagulan Moringa oleifera dengan konsentrasi 100 mg/L mampu menurunkan konduktifitas sebesar 10,8% bagi air limbah dan 53% bagi air tanah. Jika dibandingkan dengan konduktifitas awal, penambahan koagulan pada air limbah dapat menurunkan nilai konduktifitas sebesar 118,4 µS/cm dan pada air tanah nilainya turun sebesar 248,65 µS/cm. Dapat dilihat bahwa penurunan nilai konduktifitas dipengaruhi oleh nilai konduktifitas awal. Pada nilai konduktifitas awal yang lebih rendah, nilainya akan
58
turun lebih besar dibandingkan dengan nilai konduktifitas awal yang tinggi. Namun penggunaan dosis M. oleifera yang melebihi optimum dapat membuat nilai konduktifitas kembali naik karena adanya ion-ion yang tidak berikatan. Tabel 8 menunjukkan nilai konduktifitas yang semakin meningkat dengan penambahan koagulan PAC, yaitu pada kontrol air limbah adalah 1109,7 µS/cm dan setelah penambahan PAC menjadi 1906,3 µS/cm. Sedangkan pada kontrol air limbah adalah 227 µS/cm dan setelah penambahan PAC adalah 238,6 µS/cm. Nilai konduktifitas yang tinggi ditentukan berdasarkan adanya ion-ion mineral dan senyawa anorganik yang terlarut. Penambahan koagulan M. oleifera akan menyebabkan sebagian ion-ion mineral dan senyawa anorganik tersebut terdispersi kedalam flok yang kemudian akan mengendap dan terpisah dari larutannya. Inilah yang mengakibatkan penurunan daya hantar listrik. Sedangkan pada penambahan koagulan PAC, nilai konduktifitas pada air menjadi naik disebabkan adanya reaksi antara air dengan logam-logam yang bersifat asam atau basa. Air juga dapat bereaksi dengan garam yang akan menyebabkan naikknya nilai konduktifitas. Selain itu, alasan lain adalah senyawa anorganik terdisosiasi dalam air, sehingga dalam air tersebut dapat menghantarkan arus listrik yang sangat besar. Konduktifitas atau daya hantar listrik air tergantung dari konsentrasi ion dalam air. Dalam proses koagulasinya, biji kelor memberikan pengaruh yang kecil terhadap derajat keasaman dan konduktifitas. Larutan biji Moringa oleifera tersebut bereaksi sebagai koagulan polimer alamiah bermuatan positif.
59
4.5. Pengaruh Penggunaan M. oleifera Terhadap Perubahan Total Koliform Lebih dari 80% penyakit di daerah tropis disebabkan penggunaan air yang tidak bersih. Keberadaan koliform di air permukaan, seperti air tanah, berasal dari sanitasi yang buruk (Oluduro & Aderiye, 2007). Sedangkan kandungan mikrobial yang terdapat dalam limbah cair merupakan hasil dari proses Biological Treatment pada proses pengolahan limbah cair. Pada proses ini dilibatkan bakteribakteri pengurai untuk menguraikan senyawa organik pada limbah. Penggunaan air untuk konsumsi tanpa pengolahan terlebih dahulu dapat menyebabkan penyakit serius yang penyebarannya melalui air (serious waterborne disease). Pengolahan dengan cara koagulasi menggunakan koagulan alami Moringa oleifera menunjukkan hasil sebagai berikut. Tabel 9. Nilai total koliform per 100 ml sampel. Sampel
DSLB 10 mL
SSLB 1 mL
SSLB 0.1 mL
MPN/100 mL
Air Limbah Kontrol Air Limbah + PAC Air Limbah + M.o Air Tanah Kontrol Air Tanah + PAC Air Tanah + M.o
3 3 3 2 2 1
3 3 2 2 1 1
3 2 2 1 1 0
>1100 1100 210 28 20 11
Dari tabel 9, terlihat bahwa perlakuan dengan biokoagulan Moringa oleifera memberikan manfaat tambahan yaitu menurunkan kandungan mikrobial. Perlakuan dengan Moringa oleifera menurunkan nilai MPN hingga 80% pada pengolahan air limbah. Pada pengolahan air tanah, Moringa oleifera menurunkan kandungan mikrobial sekitar 45% lebih rendah.
60
Ketika biji M. oleifera dihancurkan dan dilarutkan kedalam air, protein menghasilkan muatan positif yang bertindak seperti magnet dan menarik partikel bermuatan negatif yang dominan seperti tanah liat, sutra, dan partikel beracun lainnya. Hal ini sesuai dengan penemuan Schwarz (2000) bahwa proses flokulasi menghilangkan sekitar 90 – 99% bakteri yang biasanya menempel di partikel padat, sehingga bakteri akan teragregasi bersama flok yang terbentuk dan dapat dihilangkan dari air. Pada pengadukan yang tepat, partikel-partikel yang bergerak ini akan membesar dan membentuk flokulat yang jika dibiarkan akan turun karena gravitasi. Hal ini menegaskan efektifitas dari Moringa sebagai koagulan untuk pemurnian air kotor. Selain itu, penurunan total koliform juga dipengaruhi oleh suasana basa yang diciptakan oleh koagulan Moringa. Sebagian besar mikroorganisme tumbuh dengan baik pada pH 6.0-8.0, namun ada pula yang memiliki pH optimum 3 (acidophils) dan 10.5 (alkaliphils). Bakteri koliform merupakan mikroorganisme fakultatif anaerob yang dapat tumbuh pada lingkungan aerob maupun pada kondisi fermentasi dan menghasilkan asam laktat, maka dari itu pada suasana pH rendah, bakteri koliform tetap dapat tumbuh, namun tidak ada pada suasana pH basa (Todar, 2008). Penambahan kaogulan Moringa yang berpengaruh terhadap kenaikan pH tentu saja menyebabkan koliform tidak dapat tumbuh. Biji Moringa oleifera juga memiliki aktivitas bakterisidal, ini dibuktikan oleh Oluduro dan Aderiye (2007) pada penelitian mereka. Bakteri jenis S. faecalis dan P. aerugenosa yang di biakkan pada air, tidak mengalami pertumbuhan
61
kembali setelah ditambahkan serbuk biji Moringa oleifera. Hal ini menunjukkan bahwa bakteri-bakteri yang ada di dalam air bukan hanya diinaktivasi dalam keadaan dorman, melainkan dibunuh. Moringa oleifera menghilangkan baik bakteri gram negatif maupun gram positif.
4.6. Pengaruh Penggunaan M. oleifera Terhadap Perubahan Kadar Logam Berbagai macam usaha yang telah dilakukan untuk mengurangi konsentrasi logam terlarut di lingkungan salah satunya dengan proses koagulasi. Logam yang diamati pada penelitian ini adalah Cd, Cr, dan Mn. Logam Cd dan Cr merupakan salah satu unsur dalam senyawa pewarna yang digunakan di industri tekstil, sedangkan keberadaan Mn sering ditemukan di air tanah. Penentuan kadar logam pada penelitian ini dilakukan dengan instrumen Spektroskopi Serapan Atom. Hasil pengukuran dapat dilihat pada gambar 10.
Gambar 10. Pengaruh penambahan koagulan terhadap kadar logam air limbah
62
Pada gambar 10 terlihat bahwa penambahan koagulan dapat menurunkan kadar logam pada air limbah secara signifikan. Penambahan koagulan Moringa oleifera menurunkan kadar logam Cd dari 6 ppm hingga tidak terdeteksi, sedangkan
koagulan PAC menurunkan kadar logam Cd dari 6 ppm hingga
0,024 ppm, persentase penurunan sebesar 99%. Kadar logam Cr diturunkan dari 6 ppm hingga tidak terdeteksi dengan penambahan koagulan Moringa oleifera dan PAC. Pada kadar logam Mn, penambahan koagulan Moringa oleifera menurunkan kadar logam Mn dari 6 ppm hingga tidak terdeteksi, sedangkan pada penambahan koagulan PAC, kadarnya turun dari 6 ppm menjadi 0,092 ppm, terjadi penurunan sebesar 98%. Pada air tanah yang diuji, keberadaan logam berat terlarut Cd dan Cr tidak terdeteksi. Kadar logam berat terlarut Mn pada air tanah adalah 0,594 mg/L. Setelah penambahan koagulan M. oleifera, kadarnya menjadi tidak terdeteksi. Sedangkan pada penambahan koagulan PAC, kadar Mn turun menjadi 0,265, terjadi penurunan sebesar 55,4%. Dari penelitian ini terbukti bahwa koagulan dapat menurunkan kadar logam dalam limbah cair. Hal ini bisa disebabkan penambahan koagulan akan membentuk flok dan menarik logam-logam tersebut ke dalam flok. Pengolahan air buangan secara kimia biasanya dilakukan untuk menghilangkan partikel-partikel yang tidak mudah mengendap (koloid), termasuk logam-logam berat. Dengan penambahan koagulan, penyisihan bahan-bahan tersebut pada prinsipnya berlangsung melalui perubahan sifat bahan-bahan tersebut, yaitu dari tak dapat diendapkan menjadi mudah diendapkan (flokulasi-koagulasi), baik dengan atau
63
tanpa reaksi oksidasi-reduksi, dan juga berlangsung sebagai hasil reaksi oksidasi. Penurunan kadar logam ini juga mungkin terjadi karena protein kationik dari Moringa berikatan dengan muatan negatif dari senyawa yang mengikat ion-ion logam tersebut sehingga ion logam terendapkan. pH alkali yang ditimbulkan oleh penambahan koagulan Moringa juga memungkinkan ion-ion logam yang bermuatan positif terendap sebagai hidroksida logam yang tidak larut karena M. oleifera melepaskan gugus OH-. Hal ini didukung fakta bahwa pada perlakuan tanpa koagulan, untuk mengendapkan logam dilakukan dengan membubuhkan larutan alkali (air kapur misalnya) sehingga terbentuk endapan hidroksida logam-logam tersebut. Endapan logam tersebut akan lebih stabil jika pH air > 10,5. Hal ini tentu saja tidak efektif pada pengolahan air limbah dan air tanah karena akan membutuhkan proses tambahan untuk menurunkan nilai pH.
4.7. Pengaruh Penggunaan M. oleifera Terhadap Oksigen Terlarut Zat pencemar dalam air limbah industri teksil terdiri dari bahan organik dan anorganik yang mempunyai sifat terlarut atau terdispersi dalam air serta padatan kasarnya, seperti sisa serat dan benang. Zat warna tekstil bisa merupakan suatu senyawa organik maupun anorganik yang akan mengakibatkan peningkatan nilai BOD. Penghilangan zat terlarut yang berasal dari zat warna pada air limbah tekstil akan menurunkan BOD air limbah tersebut.
64
Tabel 10. Nilai DO dan BOD
Sampel Air Limbah Kontrol Air Limbah + PAC Air Limbah + M.o Air Tanah Kontrol Air Tanah + PAC Air Tanah + M.o
Nilai DO (mg/L) 0 7 hari hari 14 7,2 12,4 6,1 11,2 5,2 10,8 4,4 10 3,8 8,4 3,2
% Penurunan DO
Nilai BOD (mg/L)
% Penurunan BOD
‐ 11,5 20 ‐ 8 22
6,8 6,3 6 6,4 6,2 5,2
‐ 7 11,7 ‐ 3 18
Hasil yang terlihat pada tabel 10 menunjukkan bahwa penambahan koagulan dapat mempengaruhi penurunan nilai oksigen terlarut pada air limbah dan air tanah. Nilai DO air limbah kontrol yang awalnya 14 mg/L, setelah ditambahkan Moringa oleifera dengan dosis 100 mg/L nilai DO menjadi 11,2 mg/L, terjadi penurunan sebesar 20%. Sedangkan dengan penggunaan PAC, nilai DO mengalami penurunan sebesar 11,5%. Pada air tanah, Moringa oleifera menurunkan nilai DO dari 10,8 mg/L menjadi 8,4 mg/L, terjadi penurunan sebesar 22%. Pada PAC hanya terjadi penurunan nilai DO sebesar 8%. Nilai kebutuhan oksigen biologi (BOD) juga mengalami penurunan dari air limbah kontrol 6,8 mg/L menjadi 6 mg/L setelah penambahan koagulan M. oleifera, terjadi penurunan 11,7%. Sedangkan penggunaan koagulan PAC menurunkan nilai BOD sebesar 7%. Pada air tanah, penambahan koagulan Moringa oleifera menurunkan nilai BOD dari 6,4 mg/L hingga 5,2 mg/L, terjadi penurunan sebesar 18%, sedangkan dengan penambahan koagulan PAC hanya mampu menurunkan sebesar 3%. Pada penambahan koagulan, nilai DO turun dikarenakan bertambahnya zat anorganik (PAC) dan zat organik (Moringa oleifera) yang menyebabkan 65
kebutuhan oksigen bertambah untuk digunakan sebagai pengoksidasi zat-zat tersebut, sehingga nilai oksigen terlarutnya akan lebih rendah.
4.8. Karakterisasi Penggunaan Koagulan M. oleifera Pada proses pengolahan air limbah dan air tanah dengan menggunakan koagulan Moringa oleifera, dosis optimum yang dibutuhkan oleh air limbah dan air tanah berbeda. Dapat dilihat pada Tabel 11, pemberian dosis 100 mg/L memberikan hasil yang paling baik bagi air limbah dilihat dari nilai turbiditas yang paling rendah, nilai pH yang paling mendekati 7, dan nilai konduktifitas yang paling rendah. Sedangkan pada air tanah, nilai-nilai tersebut didapatkan pada pemberian dosis koagulan 80 mg/L. Hal ini menunjukkan bahwa dosis optimum penambahan koagulan Moringa oleifera dipengaruhi oleh tingkat kekeruhan awal dari suatu sampel air yang akan dilakukan pengolahan dengan koagulan Moringa oleifera. Air dengan kekeruhan awal berkisar 300 FTU (air limbah) maka dosis optimumnya adalah 100 mg/L atau lebih. Semakin rendah kekeruhan awalnya, dosis dapat dikurangi, karena pemberian dosis yang berlebihan akan menyebabkan kekeruhan tidak hilang sampai batas terendah. Penentuan dosis optimum yang akan dipergunakan dapat dilakukan dengan metode Jar Test skala laboratorium.
66
Tabel 11. Pengaruh penambahan koagulan terhadap parameter uji dari sampel Air Limbah No
1 2 3
Parameter Uji Temperatur (oC) Turbiditas (FTU)
8
pH Konduktivitas (µS) Koliform (MPN/100ml) Logam Mn (mg/L) Logam Cd (mg/L) Logam Cr (mg/L)
9
DO (mg/L)
4 5 6 7
10 BOD (mg/L)
PAC Kontrol (100 mg/L)
Air Tanah
M. oleifera 80 100 mg/L mg/L
Kontrol
PAC (100 mg/L)
M. oleifera 80 100 mg/L mg/L
28,27
28,63
28,66
28,83
28,4
28,9
28,9
85,797
32,187
6,75
4,913
49,917
21,68
5,445
6
5,1
4,8
5,67
6,2
6,96
5,21
7,38
7,39
1109,7
1906,3
227
238,7
219
216,35
>1100
1100
‐
210
28
20
‐
11
6
0,092
‐
‐
0,594
0,265
‐
‐
6
0,024
‐
‐
‐
‐
‐
‐
1052,5 1004,65
6
‐
‐
‐
‐
‐
‐
‐
7,2
6,1
‐
5,2
4,4
3,8
‐
6,2
6,8
6,3
‐
6
6,4
6,2
5,2
Hasil yang ditunjukkan pada Tabel 11, jika dibandingkan dengan KEP51/MENLH/10/1995 tentang Baku Mutu Limbah Cair bagi Kegiatan Industri, maka hasilnya sudah aman untuk digunakan. Untuk pH, nilai baku mutunya adalah 6,0-9,0, nilai pH setelah penambahan koagulan adalah 6,2 dan 7,38. Baku mutu BOD adalah 60 mg/L, hasil proses koagulasi 5,2 mg/L dan 6,2 mg/L. Kadar maksimum Cr, Cd, dan Mn dalam limbah industri yang diperbolehkan berturutturut adalah 0.5 mg/L, 2 mg/L, dan 2 mg/L, sedangkan pada hasil koagulasi Moringa oleifera tidak terdeteksi.
67
29
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Berdasarkan hasil yang diperoleh pada penelitian ini, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Penggunaan koagulan Moringa oleifera tidak mengubah temperatur secara signifikan, yaitu berkisar dari 28,3 – 29,1 oC dan nilai pH cenderung naik, dari 5,1 hingga 6,1 pada limbah cair dan pada air tanah, dari 6,8 hingga 7,3. 2. Nilai turbiditas pada air limbah turun dari 695,25 mg/L menjadi 9,71 mg/L, pada air tanah nilainya turun dari 459 mg/L menjadi 11,59 mg/L, sedangkan nilai konduktifitas air limbah turun dari 1109,7 µS/cm
menjadi 1005,7
µS/cm, sedangkan untuk air tanah 227 µS/cm menjadi 217 µS/cm. 3. Penambahan koagulan Moringa oleifera menurunkan kandungan mikrobial pada limbah cair hingga indeks MPN 210 untuk limbah cair dan 11 untuk air tanah, dan nilai oksigen terlarut dari 6,8 mg/L menjadi 6 mg/L untuk limbah cair dan dari 6,4 mg/L menjadi 5,2 mg/L pada air tanah. Kadar logam Cd pada limbah cair menjadi tidak terdeteksi dan pada air tanah nilainya adalah 0,002 mg/L, Cr menjadi tidak terdeteksi pada limbah cair dan air tanah, Mn pada limbah cair turun hingga 0,007 mg/L dan pada air tanah adalah 0,36 mg/L. 4. Moringa oleifera terbukti mampu digunakan untuk pengolahan limbah cair industri tekstil dan penjernihan air tanah. Moringa oleifera dapat digunakan 68
68
pada proses koagulasi karena memiliki sifat sebagai koagulan alami. Dari semua parameter yang diukur, menunjukkan bahwa Moringa oleifera efektif pada konsentrasi 80 hingga 100 mg/L sebagai koagulan pada proses pengolahan limbah cair industri tekstil dan proses penjernihan air tanah. Dosis optimum koagulan Moringa oleifera dipengaruhi juga oleh faktor keadaan awal sampel yang akan dikoagulasi, semakin berat beban pencemarannya maka akan semakin tinggi dosis optimumnya. 5. Jika dibandingkan dengan KEP-51/MENLH/10/1995, nilai-nilai hasil pengolahan dengan koagulan Moringa oleifera memberikan hasil yang masih dibawah nilai standar baku mutu yang diperbolehkan.
5.2.
Saran Menggunakan jenis tumbuhan lain dari genus yang sama untuk koagulan
alami, serta penambahan parameter yang diuji sehingga kemampuan sebagai biokoagulan dapat lebih diketahui untuk parameter lain.
69
DAFTAR PUSTAKA
Achmad, Rukaesih. 2004. Kimia Lingkungan. ANDI: Yogyakarta. Amagloh, Francis Kweku dan Amos Benang. 2009. Effectiveness of Moringa Oleifera Seed as Coagulant for Water Purification. Full Length Research Paper. African Journal of Agricultural Research Vol. 4 (1), pp. 119-123. http://www.academicjournals.org/AJAR .ISSN 1991-637X © 2009 Academic Journals Arifin. 2007. Tinjauan dan Evaluasi Proses Kimia (Koagulasi, Netralisasi, Desinfeksi) di Instalasi Pengolahan Air Minum. PT. Tirta Kencana Cahaya Mandiri. Tangerang Boyd, C.E. 1982. Water Quality Management for Pond Fish Culture. Elsevier Scientific publishing Company: Amsterdam. Broin M., C. Santaella, S. Cuine, K. Kokou, G. Peltier, T. Joët. 2002. Flocculent Activity of Recombinant Protein from Moringa oleifera Lam. Seeds. Journal of Appl Microbiol Biotechnol. Received: 19 April 2002 / Revised: 16 July 2002 / Accepted: 22 July 2002 / Published online: 23 August 2002 © Springer-Verlag 2002 Chandra, A. 1998. Penentuan Dosis Optimum Koagulan Ferro Sulfat-kapur Flokulan Chemifloc dan Besfloc, serta Bioflokulan Moringa Oleifera dalam Pengolahan Limbah Cair Pabrik Tesktil. Laporan Penelitian. Jurusan Tekhnik Kimia Universitas Parahyangan, Bandung. Darsono Velentinus. 1995. Pengantar Ilmu Lingkungan. Penerbit Universitas Atma Jaya: Yogyakarta. Davis, K. L. 2007. Alzheimer’s Disease. Redmond, WA: Microsoft Corporation. Dhallawati, Ida. 2000. Buku Penuntun Praktikum Analisa Air. Akademi Teknologi Sapta Taruna: Jakarta. Dolcas Biotech LLC. 2008. http://
[email protected] Effendi, Hefni. 2003. Telaah Kualitas Air Bagi Pengelolaan Sumber Daya dan Lingkungan Perairan. Yogyakarta: Penerbit Kanisius. Fayos, B. G., J. M. Arnal, G. Verdú, I. Rodrigo. 2010. Purification of a Natural Coagulant Extracted from Moringa Oleifera Seeds: Isolation and Characterization of The Active Compound. Journal on Food Innovation.
70
70
Institute for Industrial Universidad Politécnica de Valencia. Camino de Vera s/n 46022 Valencia (Spain) Freeze, R Allan dan John A Cherry. 1979. Groundwater. Prentice Hall: USA. Grabow WOK, Slabert JL, Morgan WSG, Jahn SAA. 1985. Toxicity and Mutagenicity Evaluation of Water Coagulated with Moringa oleifera Seed Preparations Using Fish, Protozoan, Bacterial, Enzyme, and Ames Salmonella Assays. http://www.h2ou.com/h2wtrqual.htm#References Hadisubroto, T., 1989. Ekologi Dasar. Dep.Dikbud: Jakarta. Hidayat, Wahyu. 2008. Majari Magazine: Teknologi Pengolahan Air Limbah. http://majarimagazine.com/2008/01/teknologi-pengolahan-air-limbah/ Husin, Amir., dan Setiaty Pandia. 2004. Pengaruh Massa dan Ukuran Biji Kelor Pada Proses Penjernihan Air. Prosiding Seminar Nasional Rekayasa Kimia dan Proses 2004 ISSN : 1411 – 4216. Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik USU, Medan. Hutagalung, H. P. 1997. Metode Analisis Air Laut, Sedimen dan Biota. Pusat Penelitian dan Pengembangan Oseanologi-LIPI, Jakarta. Janelle. 2004. www.digitalnaturopath.com Karamah, Eva Fathul dan Ferdi Gusti Kustiano. 2008. Perbandingan Pralakuan Koagulasi Dengan Mengguanakn Koagulan Fe(SO4).7H2O & Al2(SO4)3.18H2O Terhadap Kinerja Membrane Mikrofiltrasi Polypropilene Hollow Fiber. Repository Laporan Penelitian. Fakultas Tekhnik Universitas Indonesia; Depok. Kebreab, A., Ghebremichaela, K.R. Gunaratnab, H. Henrikssonc, H. Brumerc. 2005. A Simple Purification and Activity Assay of The Coagulant Protein from Moringa oleifera Seed. Journal of Water Research. Department of Biotechnology, Royal Institute of Technology (KTH), Albanova University Centre,106 91 Stockholm, Sweden Khopkar. 1990. Konsep Dasar Kimia Analitik. UI-Press : Jakarta. Kristanto Philip. 2002. Ekologi Industri. LMG/L. Penerbit ANDI: Yogyakarta. Laras.
2008. Manfaat Kelor Buah (Moringa http://laras.or.id/content/manfaat-kelor-buah-moringa-oleifera
oleifera).
Lurling, Miquel and Wendy Beekman. 2009. Anti-cyanobacterial Activity of Moringa oleifera Seeds. Aquatic Ecology & Water Quality Management Group, Department of Environmental Sciences, Wageningen University, the Netherlands
71
Mackereth, F.J.H., Heron, T. and Talling, J.F. 1989. Water Analysis. Freshwater Biologycal association, Cumbria, UK. Madsen, M., Schlundt J, Omer EF. 2005. Effect of Water Coagulation by Seeds of Moringa oleifera on Bacterial Concentrations. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/portal/utils/pageresolver.fcgi?log$=activity& recordid=1255923630823234 Montakhab, Amir., A.H. Ghazali, M. Johari, M. Noor, T.A. Mohamed. 2010. Effects of Drying and Salt Extraction of Moringa Oleifera on Its Coagulation of High Turbidity Water. Journal of American Science. Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Universiti Putra Malaysia, 43400 Serdang, Selangor, Darul Ehsan, Malaysia. 69 Olayemi, A.B. 1995. Studies on Traditional Water Purification Using Moringa oleifera Seeds. Deepartment of Biologycal Science, University of Ilorin – Nigeria. Oluduro, A. O and B.I. Aderiye. 2007. Efficacy of Moringa oleifera Seed Extract on the Microflora of Surface and Underground Water. Department of Microbiology, University of Ado-Ekiti, Ado-Ekiti, Nigeria. Palar, H., 2004. Pencemaran dan Toksikologi Logam Berat. Cetakan Kedua. Penerbit Rineka Cipta: Jakarta. Pararaja. 2008. Meninjau: Proses Koagulasi & Flokulasi Dalam Suatu Instalasi Pengolahan Air. Skima Madiun. http://smk3ae.wordpress.com/ Parmamin, Kasie. 2007. Dampak Pencemaran Lingkungan Oleh Limbah Bahan Berbahaya dan Beracun (B3). Dinas Kesehatan Bone Bolango: Gorontalo. Pelczar, Michael, dan E.C.S Chan. 1985. Dasar-Dasar Mikrobiologi. UI Press: Jakarta. Postnote. 2002. Access to Water in Developing http://www.parliament.uk/post/pn178pdf
Countries.
No.178.
Purwanto, Andi Tri. 2000. Perangkat Manajemen Lingkungan. http://andietri.tripod.com/Tools_Manajemen_Lingkungan_a.pdf Risdianto, Dian. 2007. Optimisasi Proses Koagulasi Flokulasi untuk Pengolahan Air Limbah Industri Jamu (Studi Kasus PT. Sido Muncul). Tesis. Program Pascasarjana Universitas Diponegoro Semarang Risnandar, Hadi dan Yulianto Kurniawan. 1998. Penyerapan Zat Warna Tekstil dengan Menggunakan Jerami Padi. Laporan Penelitian. FT Undip: Semarang.
72
Sahni, Pushpa dan Shalini Srivastava. 2008. A Systems Approach to Isolation and Characterization of Protein Content of Shelled Moringa Oleifera Seeds Used for Decontamination of Arsenic From Water Bodies. XXXII National Systems Conference, Nsc. Sayed,
Mahdi. 2009. Tingkat http://gogreenindonesia.blogspot.com/
Kekeruhan
Air
Sungai.
Schwarz D. 2000. Water Clarification Using Moringa oleifera. Technical Information W1e, Gate Information Service, Eschborn, Germany. http://www.gtz.de/gate/gateid.afp Sihombing D T H. 2000. Teknik Pengelolaan Limbah Kegiatan/Usaha Peternakan. Pusat Penelitian Lingkungan Hidup Lembaga Penelitian, Institut Pertanian Bogor Smith, B., 1988, A Workbook for Pollution Prevention by Source Reduction in Textile Wet Processing, Pollution Prevention Pays Program of the North Carolina Division of Environmental Management SNI. 2004. Pengujian Kualitas Air Sumber dan Limbah Cair. Direktorat Pengembangan Lab Rujukan dan pengolahan Data. BAPEDAL. Jakarta. Soemirat, Juli. 2000. Kesehatan Lingkungan. Gajah Mada University Press: Yogyakarta. Sudarmo, Lindu. 2004. Pengaruh Gradien Kecepatan dan Waktu Tinggal Terhadap Koagulasi-Flokulasi Warna dan Zat Organik Air Sumur Dalam. Skripsi. Jurusan Teknik Lingkungan- FALTL Universitas Trisakti. Suratno, F.G. 1998. Analisis Mengenai Dampak Lingkungan. Cetakan 8. Universitas Gajah Mada Press: Yogjakarta. Suryana, Nana. 2001. Kandungan Logam Berat dalam Sedimen di Perairan. Prosiding Seminar Pemantauan Pencemaran Laut dan Interkalibrasi. Puslitbang Oseanologi-LIPI, Jakarta. Sutherland J.P., G.K. Folkard, M.A. Mtawali and W.D. Grant. 1994. Moringa oleifera as Natural Coagulant. Journal of WEDC Conference. University of Leicester, UK. Tancung, Andi Baso dan Ghufran H Kordi. 2007. Pengelolaan Kualitas Air. Rineka Cipta: Jakarta. Tebbut, T.H.Y. 1982. Principles of Water Quality Control, Terjemahan, Mohajit. Bandung: ITB. Todar, Melnick. 2008. Medical Microbiology. 22th Ed. Lange Medical Books: New York
73
Vigneswaran, Saravanamuthu and C. Visvanathan. 1995. Water Treatment Processes-Simple Options. CRC Press Wardoyo, STH. 1979. Panduan Uji Biologis untuk Evaluasi Toksisitas Minyak dan Dispersan. Pusat Pengembangan Teknologi dan Gas Bumi (LEMIGAS). Study Group Proyek Lingkungan Hidup. Warlina, Lina. 2004. Pencemaran Air: Sumber, Dampak dan Penanggulangannya. Makalah pribadi. Sekolah Pasca Sarjana / S3, Institut Pertanian Bogor, Bogor. WHO. 2006. Guideline for drinking-water quality (electronic resources): incorporating first addendum. Vol. 1, Recommendations, 3rd edition. Wibraham,C., Antony,Mata. dan S.Michael., 1982, Introduction to Organic and Biological Chemistry. Diterjemahkan oleh Suminar Achmadi, ITB, 1992. Widowati, W., Sastiono, A., Jusuf. R. 2008. Efek Toksik Logam Pencegahan dan Penanggulangan Pencemaran. Penerbit Andi: Yogyakarta. Winarni, Chartib dan Oriyati Sunaryo. 1980. Teori Penyempurnaan Tekstil 2. Departemen Pendidikan dan Kebudayaan. Rosda Offset: Bandung.
74
LAMPIRAN
Lampiran 1. Diagram Alir Pembuatan Larutan Moringa oleifera
Biji Moringa oleifera
Penghancuran
Penyaringan (300 mesh)
Dilarutkan ke dalam aquades sesuai konsentrasi yang diinginkan (mg/L)
Pengadukan (80 rpm, 3 menit)
Settling (30 menit)
Pemisahan supernatan
Larutan Moringa oleifera
75 72
75
Lampiran 2. Data Pengujian Parameter Fisik
76
77
Lampiran 3. Data Pengujian Parameter Kimia Tabel 14. Hasil Pengujian pH Pada Air Limbah Perlakuan
No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Air Limbah pH (detention time 1 2 3 Rata-rata 1 jam) Tanpa Perlakuan 5,09 5,09 5,12 5,1 PAC 100 mg/L 4,65 4,62 4,6 4,62333 Biji Moringa oleifera (M.o) muda yang dikeringkan M.o 20 mg/L 4,8 4,81 4,83 4,81333 M.o 40 mg/L 4,82 4,83 4,85 4,83333 M.o 60 mg/L 4,93 4,9 5,1 4,97667 M.o 80 mg/L 5,6 5,8 5,67 5,69 M.o 100 mg/L 6,17 6,21 6,2 6,19333 M.o 110 mg/L 6,2 6,23 6,18 6,20333 M.o 120 mg/L 6,13 6,2 6,14 6,15667 M.o 140 mg/L 6,14 6,21 6,2 6,18333 Biji Moringa oleifera (M.o) tua dan kering M.o 20 mg/L 4,82 4,72 4,8 4,78 M.o 40 mg/L 4,85 4,82 4,83 4,83333 M.o 60 mg/L 5,12 4,93 4,9 4,98333 M.o 80 mg/L 5,67 5,71 5,72 5,7 M.o 100 mg/L 6,22 6,17 6,21 6,2 M.o 110 mg/L 6,18 6,2 6,24 6,20667 M.o 120 mg/L 6,17 6,13 6,2 6,16667 M.o 140 mg/L 6,2 6,1 6,17 6,15667
78
Tabel 15. Hasil Pengujian pH Pada Air Tanah Perlakuan
No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Air Tanah pH (detention time 1 1 2 3 x jam) Tanpa Perlakuan 6,87 6,88 6,87 6,87333 PAC 100 mg/L 5,21 5,2 5,22 5,21 Biji Moringa oleifera (M.o) muda yang dikeringkan M.o 20 mg/L 6,82 6,85 6,7 6,79 M.o 40 mg/L 7,2 7,28 7,25 7,24333 M.o 60 mg/L 7,4 7,38 7,41 7,39667 M.o 80 mg/L 7,39 7,4 7,38 7,39 M.o 100 mg/L 7,4 7,38 7,37 7,38333 M.o 110 mg/L 7,41 7,4 7,39 7,4 M.o 120 mg/L 7,43 7,4 7,41 7,41333 M.o 140 mg/L 7,39 7,41 7,42 7,40667 Biji Moringa oleifera (M.o) tua dan kering M.o 20 mg/L 6,86 6,71 6,85 6,80667 M.o 40 mg/L 7,28 7,25 7,31 7,28 M.o 60 mg/L 7,39 7,42 7,38 7,39667 M.o 80 mg/L 7,4 7,38 7,42 7,4 M.o 100 mg/L 7,38 7,37 7,38 7,37667 M.o 110 mg/L 7,38 7,42 7,39 7,39667 M.o 120 mg/L 7,4 7,41 7,4 7,40333 M.o 140 mg/L 7,4 7,4 7,31 7,37
79
Tabel 16. Hasil Pengujian Kadar Logam Pada Sampel Perlakuan (detention time No. 1 jam) 1 Tanpa Perlakuan 2 PAC 100 mg/L 3 M.o 100 mg/L
Perlakuan (detention time 1 jam) No. 1 Tanpa Perlakuan 2 PAC 100 mg/L 3 M.o 100 mg/L
Air Limbah Kadar Logam (mg/L) Cd Cr Mn 0,043 0,005 0,005 0,07 -0,001 0,006 0 -0,001 0,007
Air Tanah Kadar Logam (mg/L) Cd Cr Mn 0,001 0,005 0,35 0,001 0,002 0,35 0,002 0 0,36
Air Limbah Kadar Logam (mg/L) Cd Cr Mn 6 6 6 0,024 -0,327 0,092 -0,004 -0,676 -0,007
Air Tanah Kadar Logam (mg/L) Cd Cr Mn -0,021 -0,501 0,594 -0,013 -0,06 0,265 -0,22 -0,264 -0,004
80
Lampiran 4. Data Pengujian Parameter Biologi Tabel 17. Hasil Pengujian Nilai MPN Pada Sampel
No
Perlakuan (detention time 1 jam)
Air Limbah Indeks Nomor Tabung Positif MPN DSLB SSLB SSLB (10 ml) (1 ml) (0,1 ml) per 100 ml
Batas Kepercayaan 95% Terendah Tertinggi
1
Tanpa Perlakuan
3
3
3
>1100
>150
>4800
2
PAC 100 mg/L
3
3
2
1100
150
4800
3
M.o 100 mg/L
3
2
2
210
35
470
No
Perlakuan (detention time 1 jam)
Air Tanah Indeks Nomor Tabung Positif MPN DSLB SSLB SSLB (10 ml) (1 ml) (0,1 ml) per 100 ml
Batas Kepercayaan 95% Terendah Tertinggi
1
Tanpa Perlakuan
2
2
1
28
10
150
2
PAC 100 mg/L
2
1
1
20
7
89
3
M.o 100 mg/L
1
1
0
11
3
36
81
Lampiran 5. KEPMENLH NOMOR: KEP-51/MENLH/10/1995 LAMPIRAN B.IX KEPUTUSAN MENTERI NEGARA LINGKUNGAN HIDUP NOMOR : KEP-51/MENLH/10/1995 TENTANG BAKU MUTU LIMBAH CAIR BAGI KEGIATAN INDUSTRI TANGGAL 23 OKTOBER 1995 BAKU MUTU LIMBAH CAIR UNTUK INDUSTRI TEKSTIL KADAR
BEBAN PENCEMARAN MAKSIMUM (kg/ton)
MAKS PARAMETER
(mg/L)
Tekstil
Pencucian
Pengikisan
Pengikisan
Pengikisan
Terpadu
Kapas
Pemucatan
Pencelupan
Pencetakan
Pemintalan
(Blencing)
(Dyeing)
(Printing)
Penenunan
BOD5
60
6
0,42
1,08
1,2
0,36
COD
150
15
1,05
2,7
3
0,9
TSS
50
5
0,35
0,9
1
0,3
Fenol Total
0,5
0,05
0,004
0,009
0,01
0,003
1
0,1
-
-
0,02
0,006
8
0,8
0,056
0,144
0,16
0,048
0,3
0,03
0,002
0,005
0,006
0,002
3
0,3
0,021
0,054
0,06
0,018
20
6
Krom Total (Cr) Amonia Total (NH3-N) Sulfida (sebagai S) Minyak dan lemak pH
6,0 - 9,0
Debit limbah maksimum (m3/ton produk)
Catatan : 1. Kadar maksimum untuk setiap parameter pada tabel di atas dinyatakan dalam miligram parameter per liter air limbah. 2. Beban pencemaran maksimum untuk setiap parameter pada tabel di atas dinyatakan dalam kg parameter per ton produk tekstil.
82
Lampiran 6. LAMPIRAN A. IX KEPMENLH LAMPIRAN A.IX : KEPUTUSAN MENTERI NEGARA LINGKUNGAN HIDUP NOMOR : KEP 51-/MENLH/10/1995 TENTANG : BAKU MUTU LIMBAH CAIR BAGI KEGIATAN INDUSTRI TANGGAL : 23 OKTOBER 1995 BAKU MUTU LIMBAH CAIR UNTUK INDUSTRI TEKSTIL
Catatan : 1. Kadar maksimum untuk setiap parameter pada tabel diatas dinyatakan dalam miligram parameter per liter air limbah. 2. Beban pencemaran maksimum untuk setiap parameter pada tabel di atas dinyatakan dalam kg parameter per ton produk tekstil.
83
Lampiran 7. Dokumentasi Penelitian
Gambar 11. Buah Kelor Muda
Gambar 13. Biji Kelor Muda
Gambar 15. Serbuk Biji Kelor
Gambar 17. PAC
Gambar 12. Buah Kelor Tua
Gambar 14. Biji Kelor Tua
Gambar 16. Larutan Kelor
Gambar 18. Sampel Air Limbah dan Air Tanah
84
Gambar 19. Proses Koagulasi (Detention Time 1 jam)
Gambar 20. Lokasi Sampling Limbah
Gambar 22. Uji MPN Seri 3
Gambar 21.Sampling Air Limbah
Gambar 23. Portable Turbidimeter
85
