Pengolahan Air Limbah Perkotaan Menggunakan Teknologi Tepat Guna dengan Memanfaatkan Constructed Wetland (Studi Kasus: Saluran Kalidami) Municipal Wastewater Treatment Using Apropiete Technology with Constructed Wetlands (Study Case: Kalidami Drainage) Febrina Kusman & *Eddy S. Soedjono*1) Jurusan Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 1) Korenpondesif
[email protected]
ABSTRAK Saluran Kalidami merupakan salah satu saluran drainase di Kota Surabaya. Berdasarkan Peraturan Pemerintah Kota Surabaya No. 02 tahun 2004 Saluran Kalidami termasuk ke dalam kelas III karena kualitas air di saluran sangat buruk. Kualitas air yang buruk disebabkan oleh air limbah permukiman yang dibuang secara sembarangan melalui pipa sekunder dan tersier dari rumah-rumah penduduk. Kualitas air yang seperi itu perlu diolah dengan menggunakan teknologi yang tepat guna. Constructed wetland merupakan teknologi tepat guna yang dapat digunakan untuk mengolah ar limbah di Saluran Kalidami dengan memanfaatkan tanaman eceng gondok. Perencanaan constructed wetland di Saluran Kalidami dilakukan dengan mengumpulkan data primer dan sekunder. Data-data yang telah dikumpulkan digunakan untuk mendesain constructed wetland di Saluran Kalidami. Constructed wetland direncanakan sepanjang 300 m dan membagi 6 constructed wetland dengan panjnag 50 m untuk tiap constructed wetland. Lebar dari constructed wetland mengikuti lebar saluran. Constructed wetland yang direncanakan tersebut dapat menurunkan kadar pencemar dalam air limbah dengan efisiensi removal BOD (55,73%), TSS (76,28%) dan Ammoium (46,2%). Biaya yang dipelukan untuk membuat perencanaan constructed wetland di Saluran Kalidami sebesar Rp 98.610.000. PENDAHULUAN Menurut Metcalf dan Eddy (1991) air limbah didefenisikan sebagai cairan buangan dari rumah tangga yang mengandung bahan–bahan yang dapat membahayakan kehidupan manusia dan lingkungan. Grey water merupakan limbah rumah tangga non kakus yaitu buangan yang berasal dari kamar mandi, dapur yang mengandung sisa makanan dan tempat cuci. Grey water yang dihasilkan oleh masyarakat setiap hari dibuang secara sembarangan ke saluran drainase tanpa adanya pengolahan. Hal ini berkaitan langsung dengan penurunan kualitas air permukaan yang selalu terjadi dari tahun ke tahun di Kota Surabaya karena daya dukung alam yang tidak dapat mengatasi buangan air limbah seiring meningkatnya jumah penduduk.
Penurunan kualitas air permukaan di Kota Surabaya sangat mudah diamati secara langsung dari saluran yang ada di sepanjang Kota Surabaya. Kenyataan bahwa saluran drainase di Kota Surabaya telah berubah fungsi menjadi saluran pembuangan air limbah permukiman. Permasalahan penurunan kualitas air permukaan di Saluran Kalidami terkait dengan ditetapkannya saluran ini dalam Peraturan Daerah Kota Surabaya Nomor 02 Tahun 2004, tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air sebagai badan air dengan Klasifikasi Kelas III, yaitu air yang dapat digunakan untuk pembudidayaan ikan air tawar dan payau, air untuk mengairi pertamanan. Penurunan kualitas air permukaan disebabkan bahan pencemar yang terkandung di dalam limbah permukiman yang dibuang secara langsung ke Saluran Kalidami. Bahan pencemar yang terkandung dalam limbah permukiman terdiri dari bahan organik, nutrien, sampah, dan mikroorganisme patogen (Anonim, 2004). Penurunan kualitas air permukaan di Saluran Kalidami yang terus menerus dapat diolah dengan menggunakan teknologi yang tepat guna. Wetland merupakan salah satu teknologi yang tepat guna untuk mengolah air limbah permukiman. Beberapa penelitian menyatakan bahwa wetland baik untuk perairan dan ekologi air permukaan (Novotny, 1994). Constructed wetland adalah wetland buatan yang dikelola dan dikontrol oleh manusia (Novotny,1994). Menurut Watson (1989) dan Kadlec (1996) menyatakan bahwa ada beberapa keuntungan dari constructed wetland dibandingkan dengan sistem pengolahan air limbah yang lain, yaitu : murah, sangat berpotensi untuk dikembangkan di negara berkembang, operasi dan pemeliharaan sangat mudah serta tidak butuh bahan kimia. Constructed wetland terdiri dari dua, yaitu Free Water Surface (FWS) dan Subsurface Flow. Free water surface merupakan saluran dengan lapisan dasar impermiabel alami maupun buatan berupa tanah liat yang berfungsi untuk mencegah air merembes keluar kolam. Kolam buatan berupa tanah sebagai tempat hidup emergen plant dengan kedalaman air berkisar antara 0,1-0,6 m. Pengolahan air limbah pada sistem subsurface flow wetland terjadi melalui tanaman yang ditanam
pada media berpori. Media yang digunakan adalah tanah, kerikil, dan gravel. Subsurface flow efektif untuk mengolah air limbah pada iklim dingin. Selain kualitas air Saluran Kalidami yang buruk,
permasalahan yang ada di Saluran
Kalidami adalah tanaman eceng gondok yang tumbuh di saluran sehingga mengakibatkan saluran tertutup oleh tanaman gulma tersebut. Tanaman yang digunakan pada perencanaan constructed wetland di Saluran Kalidami adalah eceng gondok. Eceng gondok dapat hidup mengapung bebas di atas permukaan air dan berakar di dasar kolam atau rawa jika airnya dangkal. Kemampuan tanaman inilah yang banyak di gunakan untuk mengolah air buangan, karena dengan aktivitas tanaman ini mampu mengolah air buangan domestic dengan tingkat efisiensi yang tinggi. Eceng gondok dapat menurunkan kadar BOD, partikel suspensi secara biokimiawi (berlangsung agak lambat) dan mampu menyerap logam-logam berat seperti Cr, Pb, Hg, Cd, Cu, Fe, Mn, Zn dengan baik, kemampuan menyerap logam persatuan berat kering eceng gondok lebih tinggi pada umur muda dari pada umur tua. Perencanaan constructed wetland menggunakan tanaman eceng gondok di Saluran Kalidami bertujuan untuk merencanakan suatu teknologi tepat guna untuk menurunkan kadar pencemar dengan memanfaatkan tanaman air. Tanaman eceng gondok yang digunakan pada constructed wetland beasala dari eceng gondok yang tumbuh di Saluran Kalidami sehingga secara tidak langsung pemanfaatna tnaman eceng gondok tersebut bertujuan untuk membersihkan saluran dari tanaman eceng gondok. GAMBARAN UMUM WILAYAH STUDI Saluran Kalidami adalah saluran primer yang terletak di wilayah Surabaya Timur, tepatnya di Jalan Karang Menur sampai dengan pintu air Kalidami. Saluran ini memiliki panjang 4910 m dengan lebar antara 18-40 . Saluran ini melalui tiga kecamatan, yaitu Kecamatan Gubeng, Kecamatan Mulyorejo, dan Kecamatan Sukolilo. Namun, Saluran Kalidami memiliki catchment
area di empat kecamatan, yaitu Kecamatan Gubeng, Kecamatan Mulyorejo, Kecamatan Sukolilo dan sebagian daerah Kecamatan Tambak Sari. Air limbah yang berasal dari saluran sekunder dan tersier dibuang secara langsung oleh penduduk ke Saluran Kalidami Saluran sekunder dan tersier tersebut membuang air limbahnya ke saluran Kalidami yang merupakan wilayah perencanaan. Berikut peta wilayah perencanaan constructed wetlanddi Saluran Kalidami dan peta arah pematusan Saluran Kalidami. (Sumber : Laporan Kerja Praktek Pemantauan Kualitas Air Limbah di Saluran Kalidami, 2011) Berdasarkan peta arah pematusan Saluran Kalidami, nama-nama saluran sekunder dan tersier yang termasuk dalam catchment area di tiap constructed wetland dapat dilihat pada Tabel 1.3.
No 1 1 2 3 4 5 6 7 2 1 2 1 2 4 1 2 5 6
Tabel 1.3 Debit Air Limbah di Titik A Q Limbah Domestik Nama Saluran (l/dt) Saluran Srikana 0 Saluran Tersier Saluran Gubeng Jaya 0,99 0,6 Saluran 1.1 0,3 Saluran Gubeng Kertajaya Utara 1,08 1,42 Saluran Gubeng Klingsingan 1,56 Saluran Dharmawangsa Utara 2,62 Saluran Dharmawangsa Selatan 2,34 Saluran Karang Menur 1,31 Saluran Sekunder Saluran UNAIR Saluran Tersier Saluran Kampus UNAIR 1,65 Saluran RS. Dr. Sutomo 2,59 Saluran Tersier Saluran Kedung Sroko 3,32 Saluran UNAIR dalam 5,54 0 Saluran Sekunder Saluran Kertajaya Saluran Tersier Saluran Gubeng Kertajaya Selatan 4,55 Saluran Gubeng Kertajaya 7 1,34 Sal. Kr.Menjangan Timur 1,08 Sal. Dharmahusada Indah Barat 1,1
No 7 8
No 1 2 3 4 5 6 7 8 9
No 7 1 2 3 4 5 6
No 1 2 3 4 5 6
Tabel 1.4 Debit Air Limbah di Titik A Q Limbah Domestik Nama Saluran (l/dt) Sal. Kedung Sroko 3,32 Sal. Unair Dalam 5,54 Total 86,53
Tabel 1.5 Debit Air Limbah di Titik B Q Limbah Domestik Nama Sal. (l/dt) Sal. Tersier Sal. Dharmahusada Indah Barat 2 2,7 Sal. Manyar Kertoarjo Timur 2,25 Sal. Raya Dharmahusada Indah 0,75 Sal. Dharmahusada Indah Selatan 0,07 Sal. Kertajaya Indah Barat 1,27 Sal. A.1 0,27 Sal. Kertajaya Indah 2 1,58 Sal. Dharmahusada Indah Blok B 1,3 Sal. Manyar Kertoarjo 10 2,4 Total 12,59
Tabel 1.6 Debit Air Limbah di Titik C Q Limbah Domestik Nama Sal. (l/dt) Sal. Sekunder Sal. Dharmahusada Indah 0 Sal. Tersier Sal. 7.1 0,28 Sal. Dharmahusada Timur 1 0,73 Sal. Dharmahusada Timur 6 0,3 Sal. Wisma Permai Barat 0,16 Sal. Dharmahusada Indah 2 0,19 Sal. Dharmahusada Timur 11 0,24 Total 1,9
Tabel 1.7 Debit Air Limbah di Titik D Q Limbah Domestik Nama Sal. (l/dt) Sal. Sekunder Sal.Kertajaya Indah Tengah I 2,56 Sal. Kertajaya Indah Timur 2 0,53 Sal. Kertajaya Indah Timur 1 0,64 Sal. D.H.I Permai 11 0,23 Sal. Kertajaya Indah Timur 13 2,14 Sal. Kertajaya Indah Timur 14 3,51 Total 9,61
No 1 2
No 8 1 9 1 2 3 4
Tabel 1.8 Debit Air Limbah di Titik E Q Limbah Domestik Nama Sal. (l/dt) Sal. Tersier Sal. A.2 0,14 Sal. Wisma Permai I 1,1 Total 1,24
Tabel 1.9 Debit Air Limbah di Titik F Q Limbah Domestik Nama Sal. (l/dt) Sal. Sekunder Sal. Mleto 2,56 Sal. Tersier Sal. Gebang Kidul 0,66 Sal. Sekunder Sal. Raya ITS 0,28 Sal. Tersier Sal. Graha 10 Nopember 0,19 Sal. A.3 0,44 Sal. A.4 0,18 Sal. ITS 0,63 Total 4,94
Sumber : Hasil Perhitungan dan Data-data Laporan Kerja Praktek, 2011
HASIL DAN PEMBAHASAN Saluran Kalidami merupakan saluran drainase yang kualitas airnya termasuk ke dalam kelas III sesuai dengan keputusan Peraturan Daerah Kota Surabaya No.02 Tahun 2004. Saluran yang termasuk ke dalam kelas III merupakan saluran yang kualitas airnya buruk karena hanya digunakan untuk pembudidayaan ikan air tawar dan air payau, air untuk mengairi pertanaman. Kualitas air Saluran Kalidami yang buruk dapat dilihat pada Tabel 1.10 Hasil analisa kualitas air di Saluran Kalidami. Tabel 5.1 Hasil Analisa Kualitas Air Saluran Kalidami Jam 08.00 pagi No
Parameter
Satuan
1
Suhu
2
Titik Sampling
Metode Analisa
A
B
C
D
E
⁰C
28,6
28,6
29
29,3
27,3
Termometer
pH
-
8,36
8,38
8,38
8,43
8,36
pH meter
3
BOD
mg/L
51,12
65,32
80,16
103,12
35,13
Winkler
4
TSS
mg/L
430
430
453
497
370
Gravimetri
5
Ammonium
mg/L
16,73
18,54
23,66
25,32
12,54
Nessler
Sumber : Laboraturium Teknik Lingkungan, ITS dan Perda Kota Surabaya No.02 tahun 2004 Berdasarkan tabel hasil analisa kualitas air limbah di Saluran Kalidami tersebut, konsentrasi pencemar di titik sampling E mengalami penurunan. Penurunan konsentrasi pencemar tersebut disebabkan oleh adanya tanaman eceng gondok di Saluran Kalidami sepanjang ± 200 m. Titik sampling E yang ditumbuhi eceng gondok sepanjang ± 200 m dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 1.1 Tanaman eceng gondok di titik E . Perencanaan constructed wetland di Saluran Kalidami ada 6 constructed wetland. Constructed wetland yang direncanakan berdasarkan adanya air limbah dari saluran sekunder dan tersier yang masuk ke Saluran Kalidami. Pada perencanaan ini, panjang constructed wetland
direncanakan 50 m dan lebar sesuai dengan lebar Saluran Kalidami. Perencanaan constructed wetland di Saluran Kalidami ada 5 constructed wetland. Lebar dari Saluran Kalidami tidak sama antara saluran di titik satu dengan di titik yang lain. Berikut tabel lebar saluran di setiap titik sampling. Tabel 5.3 Lebar Saluran di tiap titik sampling No Titik Sampling Lebar Saluran (m) 1 A 23 2 B 25 3 C 29 4 D 31 5 E 35
Sumber : Hasil pengukuran di lapangan
Berdasarkan data yang telah diperoleh dari lapangan dan analisa di laboraturium, maka dilakukan perhitungan removal yang dapat dihasilkan dari perencanaan constructed wetland. Berikut perhitungan perencanaan constructed wetland di Saluran Kalidami : Titik A Berikut perhitungan dimensi constructed wetland di titik A: Data-data perencanaan : Data-data perencanaan yang digunakan untuk perencanaan constructed wetland: Suhu (T) = 28,6⁰C CBODin = 53,95 mg/L; CTSSin = 594 mg/L, Ammonium = 18,54 mg/L; Hair = 0,3 m; Lebar saluran = 25 m; Panjang = 50 m; Debit = 86,53 L/det Perhitungan Berdasarkan Suhu (T) air limbah sebesar 28,6⁰C; Hair = 0,3 m; Lebar saluran = 25 m; Panjang = 50 m; Debit = 86,53 L/det ,maka diperoleh waktu detensi (td) selama 1,3 jam dengan menggunakan persamaan Q = . Waktu detensi yang telah diperoleh selama 1,3 jam dapat dihitung BOD effluen dari constructed wetland dengan menggunkan rumus:
t=KT = 0,678 x 1,06(T-20) KT = 1/hari Hasil BOD effluen yang diperoleh dari perhitungan adalah BODeff = 48,68 mg/L. Untuk penyisihan Total Suspended Solid (TSS) untuk sistem FWS dapat dihitung menggunakan persamaan di bawah ini (Sherwood C. Reed dan Ronald W. Crites, 1995): Ce = Co [ 0,1139 + 8,4 x 10-4 (HLR) ] HLR = Ce = 184,9 mg/L Untuk penyisihan Ammonium untuk sistem FWS dapat dihitung menggunakan persamaan di bawah ini (Sherwood C. Reed dan Ronald W. Crites, 1995): Nt = 0,193No + 1,55 In (HLR) – 1,75 A= Nt = 10,29 mg/L Perhitungan untuk tiap constrcted wetland menggunakan persamaan rumus yang sama, hasil perhitungan dapat dilihat pada tabel di bawah ini.
Parameter
Awal
BOD (mg/L) TSS (mg/L) Ammonium (mg/L)
51,12 430 16,73
Tabel 5.3 Efisiensi Removal dari Constructed Wetland Constructed wetland A
B
C
D
E
F
48,68 184 10,29
45,76 194 11,26
40,9 201,08 11,5
35,8 198 11,47
30,48 139 9
23,65 98,02 9
Sumber : Hasil Perhitungan, 2011
Efisiensi removal (%) 55,73 76,28 46,2
Pada perencanaan ini, tanaman eceng gondok akan ditanam seluas area constructed wetland untuk menghasilkan effluen yang sesuai baku mutu. Tanaman eceng gondok akan dibagi 3 pada constructed wetland, yaitu eceng gondok kecil, eceng gondok sedang dan eceng gondok besar.
Tanaman eceng gondok kecil berukuran (5-10) cm, eceng gondok sedang kecil berukuran (10-30) cm dan eceng gondok besar kecil berukuran (30-80) cm. Total biaya yang dikeluarkan untuk pembuatan satu constructed wetland di Saluran Kalidami adalah Rp 16.435.000. Total biaya yang dikeluarkan untuk pembuatan 6 constructed wetland di Saluran Kalidami adalah Rp 98.610.000 KESIMPULAN Dari analisa dan pengolahan data yang telah dilakukan dalam Tugas Akhir ini dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Berdasarkan perencanaan 6 cosntructed wetland di Saluran Kalidami dengan dimensi panjang 50 m, beban pencemar yang terkandung pada air limbah menurun sebesar 46%-76,28. Berdasarkan PP No. 08 tahun 2011 parameter BOD belum memenuhi baku mutu, tetapi kadar BOD dapat diturunkan hingga 55,73 %. 2. Biaya yang dikeluarkan untuk seluruh perencanaan constructed wetland sebesar Rp 98.610.000 DAFTAR PUSTAKA Cancerita, Pradita dan Reinita A. 2011. Laporan Kerja Praktek : Pemantauan Kuantitas Air Limbah di Saluran Kalidami. Teknik Lingkungan-ITS Crites, Ron dan Tchobanoglous. 1998.”Small and Decentrallized Wastewater Mnagement System”. McGraw Hill Inc.: New York Metcalf dan Eddy. 1991. “Wastewater Engineering Treatment Disposal and Reuse”. Mc Graw Hill Inc.: New York Novotny, V dan Olem, H. 1993. “Water Quality : Prevention, Identification and Management of Difuse Polllution”. Peraturan Daerah Kota Surabaya No.02 Tahun 2004. “Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air”. Dinas Lingkungan Hidup Pemerintah Kota Surabaya.
Reddy, K.Ramesh dan Kadlec, Robert H. 2000. “Wetland System for Water Pollution Control”. Universitas of Florida Wood, A. 1993. “Constructed Wetland for Wastewater Treatment Engineering and Design Consideration”. Cooper, P. F and Findlater, B. C (eds). Pergamon press, U. K
