49
IV.
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
IV.1 Karakteristik Air Limbah Air limbah dalam penelitian ini adalah air limbah Rumah Sakit Makna yang berlokasi di Jalan Ciledug Raya, Tangerang dan tergolong rumah sakit kelas C. Air limbah yang diolah berasal dari kegiatan rumah sakit, yaitu yang berasal dari air limbah non medis maupun air limbah medis, dikumpulkan melalui saluran pipa pengumpul dan dialirkan ke bak kontrol untuk selanjutnya diolah di unit pengolahan . Kualitas air limbah rumah sakit sebelum diolah saat pengambilan sampel tanggal 22 April 2001 berdasarkan hasil analisa di laboratorium dan dibandingkan dengan baku mutu yang diatur dalam keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Republik Indonesia No : Kep-58/MENLH/12/1995 tentang Baku Mutu Limbah Cair Bagi Kegiatan Rumah Sakit dapat dilihat pada Tabel 4.1. Berdasarkan hasil analisa karakteristik air limbah Rumah Sakit Makna terlihat bahwa air limbah tersebut mempunyai nilai pH yang masih berada dalam kisaran pH optimum bagi bakteri, sehingga tidak mengganggu proses pengolahan. Kandungan zat organik yang dinyatakan sebagai COD termasuk dalam tingkat menengah. Limbah cair dapat diklasifikasikan berdasarkan tingkat biodegradabilitasnya. Limbah cair tergolong biodegradable bila nilai ratio BOD terhadap COD sekitar 0,65; tergolong sedikit biodegradable bila nilai ratio tersebut sekitar 0,32; dan tergolong kurang biodegradable bila nilai ratio BOD terhadap COD sekitar 0,16. Berdasarkan hasil penelitian didapat angka perbandingan BOD/COD adalah 0,5 termasuk dalam kategori limbah cair yang biodegradable. Tingkat biodegradabilitas yang tinggi ini mengindikasikan bahwa pengolahan secara biologi memberikan berbagai keuntungan dibanding dengan pengolahan secara kimia atau fisika. Sedangkan kandungan logam pada air limbah tersebut masih berada di bawah baku mutu, sehingga tidak bersifat toksik bagi bakteri metanogen dan bakteri pendegradasi senyawa organik lainnya.
50
Tabel 4.1
Karakteristik Air Limbah Rumah Sakit Makna
Parameter
Satuan
Baku Mutu
Hasil Analisa
Zat padat tersuspensi Zat padat terlarut II. Kimia Ammonia (NH3) Nitrat (NO3) Nitrit (NO2)
mg/l mg/l
30 1000
260 50 – 485
mg/l mg/l mg/l
5 10 1
2.8 – 12.5 0.7 0.05
PH Flourida (F) Sulfida (H2S) Klorin (Cl2) III. Khusus COD (K2Cr2O7)
mg/l mg/l mg/l
6-9 2 0.05 1
6.8 0.25 Ttd <0.1
mg/l mg/l
80 *) 30
190 – 4025 92 – 2128
Organic matter (KmnO4) Surfactan anionic as MBAS Oil & Grease Phenol Cyanide (CN) IV. Logam
mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l
85 1 5 0.5 0.05
1085 1.1 – 24.2 17 0.25 <0.05
Iron (Fe) Copper (Cu) Lead (Pb) Cadnium (Cd) Chromium Total Nickel (Ni) Zinc (Zn)
mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l
5 1 0.10 0.05 0.5 0.10 2
2.70 <0.03 <0.02 <0.01 <0.04 <0.05 0.14
Manganese (Mn) Mercury (Hg) +6 Chrom Hexavalent (Cr )
mg/l mg/l mg/l
2 0.02 0.1
0.20 <0.001 <0.04
I. Fisika
BOD (20C, 5 days)
*)
*)
Keterangan : - Baku Mutu Limbah Cair sesuai SK Gubernur KDKI Jakarta No : 582 tahun 1995. *) Baku Mutu Limbah Cair sesuai Kep-58/MENLH/12/1995 tentang Baku Mutu Limbah Cair Bagi Kegiatan Rumah Sakit.
51
IV.2 Hasil Pengukuran Debit Berdasarkan pengukuran debit yang dilakukan selama tujuh hari pengukuran diketahui bahwa debit total rata-rata pemakaian air per hari untuk rumah sakit ini adalah sebesar 9,165 m3/hari. Debit ini berfluktuasi sesuai dengan kegiatankegiatan yang menggunakan air yang dilakukan di rumah sakit tersebut. Kegiatan pemakaian air terbesar terjadi pada pukul 09.00-10.00 untuk pagi hari, dimana pada saat itu air banyak digunakan untuk mencuci pakaian, sprei, serta peralatan pasien lainnya. Setelah itu pemakaian air cenderung menurun kuantitasnya, dan baru meningkat lagi pada pukul 17.00-18.00 dimana pada saat itu air banyak digunakan untuk mandi pasien. Selain itu debit harian yang terjadi di Rumah Sakit Makna dipengaruhi oleh jumlah pasien yang ada dan karyawan yang bekerja pada rumah Sakit Makna tersebut. Grafik fluktuasi debit rata-rata dan grafik volume kumulatif pemakaian air terhadap waktu dapat dilihat pada Gambar 4.1 dan Gambar 4.2 berikut. 40 35
Debit (m3/hari)
30 25 20 15 10 5
0 .0
.0
023 22 .0
021
20 .0
18 .0
019
.0
0
0
0 .0
0 017 16 .0
015
14 .0
12 .0
013
.0
.0
0
0 .0
.0
011 10 .0
009
08 .0
06 .0
007
.0
0
0
0 .0
0 005 04 .0
003
02 .0
00 .0
001
.0
.0
0
0
Waktu
Gambar 4.1
52
Grafik Fluktuasi Debit Harian Rata-Rata
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 00 .0 001 .0 0 02 .0 003 .0 0 04 .0 005 .0 0 06 .0 007 .0 0 08 .0 009 .0 0 10 .0 011 .0 0 12 .0 013 .0 0 14 .0 015 .0 0 16 .0 017 .0 0 18 .0 019 .0 0 20 .0 021 .0 0 22 .0 023 .0 0
Debit Kumulatif Rata-Rata (m3)
10
Waktu
Gambar 4.2
IV.3
Grafik Debit Kumulatif Rata-Rata
Sistem Kerja Pengolahan Air Limbah
Air limbah rumah sakit adalah seluruh buangan cair yang berasal dari hasil proses seluruh kegiatan rumah sakit yang meliputi: limbah domistik cair yakni buangan kamar mandi, dapur, air bekas pencucian pakaian; limbah cair klinis yakni air limbah yang berasal dari kegiatan klinis rumah sakit misalnya air bekas cucian luka, cucian darah dll.; air limbah laboratorium; dan lainya. Air limbah rumah sakit yang berasal dari buangan domistik maupun buangan limbah cair klinis umumnya mengadung senaywa pulutan organik yang cukup tinggi, dan dapat diolah dengan proses pengolahan secara biologis, sedangkan untuk air limbah rumah sakit yang berasal dari laboratorium biasanya banyak mengandung logam berat yang mana bila air limbah tersebut dialirkan ke dalam proses pengolahan secara biologis, logam berat tersebut dapat menggagu proses pengolahannya. Oleh karena itu untuk pengelolaan air limbah rumah sakit, maka 53
air limbah yang berasal dari laboratorium dipisahkan dan ditampung, kemudian diolah secara kimia-fisika, Selanjutnya air olahannya dialirkan bersama-sama dengan air limbah yang lain, dan selanjutnya diolah dengan proses pengolahan secara biologis. Diagram proses pengelolaan air limbah rumah sakit secara umum dapat dilihat seperti pada Gambar 4.3.
Gambar 4.3 : Diagram proses pengelolaan air limbah rumah sakit Seluruh air limbah yang dihasilkan oleh kegiatan rumah sakit, yakni yang berasal dari limbah domistik maupun air limbah yang berasal dari kegiatan klinis rumah sakit dikumpulkan melalui saluran pipa pengumpul. Selanjutnya dialirkan ke bak kontrol. Fungsi bak kontrol adalah untuk mencegah sampah padat misalnya plastik, kaleng, kayu agar tidak masuk ke dalam unit pengolahan limbah, serta mencegah padatan yang tidak bisa terurai misalnya lumpur, pasir, abu gosok dan lainnya agar tidak masuk kedalam unit pengolahan limbah. Dari bak kontrol, air limbah dialirkan ke bak pengurai anaerob. Bak pengurai anaerob dibagi menjadi dua buah ruangan yakni bak pengendapan atau bak pengurai awal, biofilter anaerob tercelup dengan aliran dari bawah ke atas (Up Flow. Air limpasan dari bak pengurai anaerob selanjutnya 54
dialirkan ke unit pengolahan lanjut. Unit pengolahan lanjut tersebut terdiri dari beberapa buah ruangan yang berisi media dari bahan PVC bentuk sarang tawon untuk pembiakan mikroorganisme yang akan menguraikan senyawa polutan yang ada di dalan air limbah. Setelah melalui unit pengolahan lanjut, air hasil olahan dialirkan ke bak khlorinasi. Di dalam bak khlorinasi air limbah dikontakkan dengan khlor tablet agar seluruh mikroorganisme patogen dapat dimatikan. Dari bak khlorinasi air limbah sudah dapat dibuang langsung ke sungai atau saluran umum. Diagram alir unit pengolahan limbah dapat dilihat pada Gambar 3.1
IV.4
Kinerja Setiap Bak Pengolahan
Untuk mengetahui kinerja masing-masing bak pengolahan ini maka dihitung : efisiensi pengolahan yang diperoleh dari tiap bak dan massa penyisihan rata-rata. Hasil yang diperoleh berasal dari analisa kualitas air limbah pada inlet dan outlet masing-masing bak pengolahan pada saat jam puncak yaitu antara jam 09.00-10.00. Tingkat efisiensi yang diperoleh dari unit pengolahan tersebut menunjukkan hasil yang tidak selalu sama, hal ini disebabkan karena beberapa faktor yang dapat mempengaruhi tingkat efisiensi dari unit pengolahan tersebut antara lain faktor fluktuasi kualitas air limbah yang masuk, waktu tinggal air limbah di dalam unit pengolahan, dan sewaktu-waktu dapat juga terjadi hal-hal yang tidak diinginkan seperti kerusakan pada alat-alat pendukung unit pengolahan ini.
IV.4.1 Bak Pengurai Anaerob Besarnya efisiensi pengolahan yang dihasilkan pada bak pengurai anaerob dalam unit pengolahan ini seperti terlihat pada Tabel 4.2 :
55
Tabel 4.2 : Penyisihan COD, BOD5, TSS, Ammonia, dan Deterjen di dalam Bak Pengurai Anaerob pada saat Jam Puncak
Parameter
Sampel Tanggal
COD
BOD5
TSS
Ammonia
Deterjen
Konsentrasi (mg/l) Influen
Penyisihan
Efluen
(%)
22-6-2001
190
75
60.53
27-6-2001
245
98
60
30-6-2001
240
105
56.25
rata-rata
225
92.67
58.93
22-6-2001
92
40
56.52
27-6-2001
128
43
66.41
30-6-2001
124
42
66.13
rata-rata
114.67
41.67
63.02
22-6-2001
55
32
41.82
27-6-2001
50
26
48
30-6-2001
80
42
47.5
rata-rata
61.67
33.33
45.77
22-6-2001
6.65
4.1
38.35
27-6-2001
12
7.85
34.58
30-6-2001
12.5
9
28 33.64
rata-rata
10.38
6.98
22-6-2001
19
7.2
62.11
27-6-2001
14.5
8.2
43.45
30-6-2001
12
6.75
43.75
rata-rata
15.17
7.38
49.77
Terlihat bahwa di dalam bak pengurai anaerob efisiensi terbesar terjadi pada penyisihan BOD5, yaitu sebesar 63,02 %, sedangkan efisiensi terkecil terjadi pada penyisihan ammonia yaitu 33,64%.
56
Senyawa organik (COD dan BOD5) mengalami angka penyisihan terbesar di bak biofilter anaerob. Karena efluen pada bak biofilter anaerob ini masih di atas baku mutu dan masih dapat didegradasi secara biologis, maka diperlukan bak biofilter anoksik dan aerob. Bak biofilter aerob juga berguna untuk menurunkan bau dan meningkatkan DO pada efluen akhir. Kecenderungan efisiensi penyisihan di bak pengurai anaerob dilampirkan dalam Gambar 4.4 . Efisiensi Bak Pengurai Anaerob 70
Efisiensi (%)
60 50 40 30 20 10 0 COD
BOD5
TSS
Amonia
Parameter
Gambar 4.4
Deterjen (MBAS)
Grafik Efisiensi Pengolahan Bak Pengurai Anaerob
Efisiensi pengolahan bak pengurai anaerob dapat juga ditinjau dalam bentuk perhitungan massa zat pencemar rata-rata yang tersisihkan perhari selama waktu pengambilan sampel. Jumlah massa rata-rata yang tersisihkan tersebut dapat dihitung dengan persamaan berikut : (Si – Se) g/m3 x Q air buangan m3/hari, di mana Q = 9,165 m3/hari 57
Tabel 4.3 Jumlah Massa Rata- Rata yang Tersisihkan di Bak Pengurai Anaerob
Parameter COD BOD TSS Ammonia Deterjen
Konsentrasi (gr/m3) Influen Efluen 225 92.67 114.67 41.67 61.67 33.33 10.38 6.98 15.17 7.38
Massa Tersisihkan Rata-Rata (gr/hari) 112.80 669.04 259.74 31.16 71.40
IV.4.2 Bak Biofilter Tercelup Anoksik Besarnya efisiensi pengolahan rata-rata yang dihasilkan pada bak biofilter tercelup anoksik dalam unit pengolahan ini secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 4.4. Dari tabel tersebut terlihat bahwa di dalam bak biofilter tercelup anoksik angka penyisihan terbesar terjadi pada ammonia, yaitu sebesar 73,53 %, sedangkan angka penyisihan terkecil terjadi pada deterjen yaitu 53,70%. Karena konsentrasi COD, BOD5, TSS, deterjen, dan ammonia pada bak ini masih ada yang berada di atas baku mutu maka dilakukan proses pengolahan secara aerobik. Dalam bak biofilter anoksik ini dilakukan sirkulasi yaitu dari efluen bak biofilter aerob disirkulasi kembali ke bak pengendapan awal anoksik. Hal ini dilakukan selain untuk meningkatkan beban hidrolik juga untuk meningkatkan penyisihan BOD karena terjadi peningkatan DO. Pada reaktor gabungan anoksik-aerob kandungan nitrat dari zona aerob akan diturunkan dengan cara diresirkulasi ke bak influen anoksik lalu kemudian terjadi proses denitrifikasi pada zona anoksik. Kecenderungan efisiensi dilampirkan dalam Gambar 4.5 .
58
Tabel 4.4
Parameter
Penyisihan COD, BOD5, TSS, Ammonia, dan Deterjen Di dalam Bak Biofilter Tercelup Anoksik pada saat Jam Puncak Sampel
Konsentrasi (mg/l)
Tanggal
Influen
Efluen
(%)
22-6-2001
75
36
52.00
27-6-2001
98
43
56.12
30-6-2001
105
49
53.33
Rata-rata
92.67
42.67
53.82
22-6-2001
40
16
60.00
27-6-2001
43
16
62.79
30-6-2001
42
16
61.90
Rata-rata
41.67
16
61.57
22-6-2001
32
10
68.75
27-6-2001
26
10
61.54
30-6-2001
42
14
66.67
Rata-rata
33.33
11.33
65.65
Ammonia 22-6-2001
4.1
1.3
68.29
27-6-2001
7.85
2
74.52
30-6-2001
9
2
77.78
Rata-rata
6.98
1.77
73.53
22-6-2001
7.2
3.3
54.17
27-6-2001
8.2
3.5
57.32
30-6-2001
6.75
3.4
49.63
Rata-rata
7.38
3.4
53.70
COD
BOD5
TSS
Deterjen
Penyisihan
59
Efisiensi Bak Biofilter tercelup Anoksik
Efisiensi (%)
80 60 40 20 0 COD
BOD5
TSS
Amonia
Deterjen (MBAS)
Param eter
Gambar 4.5
Grafik Efisiensi Pengolahan Bak Biofilter Tercelup Anoksik
Bentuk persamaan penyisihan massa rata-rata perhari selama waktu pengambilan sampel dilihat dari efisiensi pengolahan pada bak biofilter tercelup anoksik adalah sebagai berikut : (Si – Se) g/m3 x Q air buangan m3/hari
Tabel 4.5 Jumlah Massa Rata-Rata yang Tersisihkan Di dalam Bak Biofilter Tercelup Anoksik
Parameter COD BOD5 TSS Ammonia Deterjen 60
Konsentrasi (gr/m3) Influen Efluen 92.67 42.67 41.67 16 33.33 11.33 6.98 1.77 7.38 3.4
Massa Tersisihkan rata-Rata (gr/hari) 458.25 235.26 201.63 47.75 36.48
IV.4.3 Bak Biofilter Tercelup Aerob Besarnya efisiensi pengolahan rata-rata yang dihasilkan pada bak biofilter tercelup aerob dalam unit pengolahan ini seperti terlihat pada Tabel 4.6. Tabel 4.6 : Efisiensi Penyisihan COD, BOD5, TSS, Ammonia, dan Deterjen pada Bak Biofilter Tercelup Aerob saat Jam Puncak Parameter COD
BOD5
TSS
NH3
Deterjen
Sampel Tanggal 22-6-2001 27-6-2001 30-6-2001 Rata-rata 22-6-2001 27-6-2001 30-6-2001 Rata-rata 22-6-2001 27-6-2001 30-6-2001 Rata-rata 22-6-2001 27-6-2001 30-6-2001 Rata-rata 22-6-2001 27-6-2001 30-6-2001 Rata-rata
Konsentrasi (mg/l) Influen Efluen 36 20 43 22 49 25 42.67 22.33 16 8 16 9 16 8 16 8.33 10 10 10 10 14 10 11.33 10 1.3 0.3 2 0.4 2 0.4 1.77 0.37 3.3 0.5 3.5 0.76 3.4 0.6 3.40 0.62
Penyisihan (%) 44.44 48.84 48.98 47.42 50 43.75 50 47.92 0 0 28.57 9.52 76.92 80 80 78.97 84.85 78.29 82.35 81.83
61
Terlihat bahwa di dalam bak biofilter aerob efisiensi terbesar terjadi pada penyisihan deterjen, yaitu sebesar 81,83%, sedangkan efisiensi terkecil terjadi pada penyisihan TSS yaitu 9,52 %. TSS mengalami penyisihan terkecil di bak biofilter aerob ini dapat terjadi karena konsentrasi TSS pada inlet bak biofilter aerob kecil, hanya sedikit yang bisa terdegradasi oleh mikroorganisme, tersaring oleh media dan mengalami proses pengendapan. Angka penyisihan deterjen terbesar terjadi di bak biofilter aerob selain disebabkan karena proses pendegradasian oleh mikroorganisme aerob, pengurangan kandungan deterjen dalam air limbah di bak biofilter aerob sebagian kecil dapat juga melalui proses flotasi (sebagai efek langsung dari gelembung-gelembung udara yang ditiup blower). Untuk ammonia mengalami angka penyisihan sebesar 78,97%. Ammonia juga mengalami penyisihan terbesar di bak biofilter aerob. Hal ini menunjukkan bahwa di dalam bak biofilter aerob terjadi proses nitrifikasi. Proses nitrifikasi yang terjadi ini + adalah suatu proses pengubahan dari NH4 menjadi NO2 yang kemudian menjadi NO3 yang dilakukan oleh bakteri autrotropik dan heterotropik. Pengubahan NH4+ menjadi NO2- dilakukan oleh bakteri nitrosomonas dan selanjutnya NO2- yang terbentuk diubah menjadi NO3- oleh bakteri nitrobacter. Kedua jenis bakteri di atas hidup dalam keadaan aerob sehingga memerlukan konsentrasi oksigen yang cukup untuk sumber energi dalam menunjang proses metabolisme, dan juga proses nitrifikasi merupakan suatu proses aerob sehingga keberadaan oksigen sangat penting dalam proses ini. Selain karena proses nitrifikasi, penyisihan ammonia dapat juga terjadi karena proses sintesa sel pada mikroorganisme. Di dalam bak biofilter tercelup aerob, suplai oksigen berasal dari blower. Keberadaan blower dalam bak ini sangat membantu dalam hal penurunan kandungan senyawa pencemar dalam air limbah, adanya blower berfungsi sebagai penyuplai oksigen sehingga mikroorganisme aerob dapat tumbuh dan berkembang biak, di samping itu sebagai penghilang bau yang berasal dari proses anaerob di bak pengurai anaerob dan meningkatkan DO pada efluen akhir . 62
Contoh air yang diambil pada penelitian untuk menghitung efisiensi bak biofilter tercelup aerob sama dengan efluen akhir dari instalasi pengolahan. Bila dibandingkan dengan baku mutu (Kep-58/MENLH/12/1995 tentang Baku Mutu Limbah Cair) dapat dilihat konsentrasi zat pencemar pada efluen akhir berada jauh di bawah ambang batas yang diijinkan, sehingga aman bagi lingkungan. Kecenderungan efisiensi dilampirkan dalam Gambar 4.6 . Efisiensi Bak Biofilter Aerob 90 80 Efisiensi (%)
70 60 50 40 30 20 10 0 COD
BOD5
TSS
Amonia
Parameter
Gambar 4.6
Deterjen (MBAS)
Grafik Efisiensi Pengolahan Bak Biofilter Tercelup Aerob
Efisiensi pengolahan bak biofilter tercelup aerob dapat juga ditinjau dalam bentuk perhitungan massa zat pencemar ratarata yang tersisihkan perhari selama waktu pengambilan sampel. Massa yang tersisihkan tersebut dapat dihitung dengan persamaan berikut: 3 3 (Si – Se) g/m x Q air buangan m /hari,
dimana Q = 9,165 m3/hari 63
Tabel 4.7 Jumlah Massa Rata-Rata yang Tersisihkan di dalam Bak Biofilter Tercelup Aerob
Parameter COD BOD5 TSS Ammonia Deterjen
IV.5
Konsentrasi (gr/m3) Influen Efluen 42.67 22.33 16 8.33 11.33 10 1.77 0.37 3.40 0.62
Massa Tersisihkan RataRata (gr/hari) 186.42 70.30 12.19 12.83 25.48
Pengaruh Fluktuasi Debit Terhadap Penyisihan COD, BOD5, TSS, Ammonia, dan Deterjen pada Unit Pengolahan
Untuk mengetahui pengaruh fluktuasi debit terhadap total efisiensi pengolahan limbah rumah sakit dilakukan pengukuran kuantitas dan kualitas air limbah. Pengambilan data dilakukan setiap dua jam selama tiga kali pengukuran. Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin kecil debit yang diikuti oleh besarnya kualitas air limbah akan menghasilkan efisiensi pengolahan yang tinggi. Debit yang kecil membuat waktu kontak yang terjadi antara air limbah dengan mikroorganisme pada lapisan biofilm semakin lama, sehingga kesempatan mikroorganisme mendegradasi senyawa-senyawa yang terkandung dalam air limbah semakin besar.
IV.5.1 Hubungan Antara Fluktuasi Debit DenganPenyisihan COD pada Unit Pengolahan Nilai COD menunjukkan kadar bahan organik yang terdapat di dalam air limbah. Semakin tinggi nilai COD semakin tinggi kadar bahan organik yang terdapat di dalamnya. Besarnya penyisihan COD yang dihasilkan pada unit pengolahan ini adalah antara 87 % - 98,6 %, kecenderungan 64
hubungan antara fluktuasi debit dengan penyisihan COD yang terjadi dapat dilihat pada Gambar 4.7 dan Gambar 4.8 berikut ini.
40
3500
35
3000
30
2500
25
2000
20
1500
15
1000
10
500
5
0
0
Debit Limbah (m3/hari)
4000
0 -0 8. 09 00 .0 010 11 .0 0 .0 012 13 .0 0 .0 014 15 .0 0 .0 016 17 .0 0 .0 018 19 .0 0 .0 020 .0 0
45
.0 0
07
05
.0 0
-0 6. 0
Konsentrasi COD (mg/l)
Penghilangan COD 4500
Waktu Konsentrasi COD (mg/l) Influen Konsentrasi COD (mg/l) Efluen Debit m3/hari
Gambar 4.7 : Hubungan Antara Fluktuasi Debit dan Penurunan Konsentrasi COD di dalam Efluen.
65
Efisiensi (%)
Debit (m3/hari)
100 98 96 94 92 90 88 86 84 82 80
45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 -06 0-08 0-10 0-12 0-14 0-16 0-18 0-20 0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 05 07 09 11 13 15 17 19 Waktu
Debit (m3/hari)
Efisiensi
Gambar 4.8 : Hubungan Antara Fluktuasi Debit Dengan Penyisihan COD Dari Gambar 4.7 dan 4.8 tersebut terlihat bahwa penyisihan COD tertinggi terjadi pada pukul 05.00-06.00, berbanding terbalik dengan debit yang terjadi. Tingkat efisiensi paling tinggi terjadi saat debit minimum, sehingga proses degradasi senyawa organik oleh mikroorganisme berlangsung dalam waktu yang cukup lama. Salah satu keuntungan reaktor biofilter tercelup adalah bahwa reaktor ini cukup tahan terhadap fluktuasi debit dan konsentrasi. Beban organik mengalami peningkatan sesuai dengan kegiatan pemakaian air yang terjadi, yaitu pada pada saat air banyak dipakai untuk kegiatan memasak dan mencuci piring.
IV.5.2 Hubungan Antara Fluktuasi Debit Dengan Penyisihan BOD5 pada Unit Pengolahan Besarnya penyisihan BOD5 yang dihasilkan pada unit pengolahan ini adalah antara 93,4 %- 99,3 %, tingginya angka 66
penyisihan BOD5 ini menunjukkan bahwa sebagian besar senyawa organik yang terkandung dalam air limbah ini dapat didegradasi oleh mikroorganisme. Kecenderungan hubungan antara fluktuasi debit dengan penyisihan BOD5 yang terjadi dapat dilihat pada Gambar 4.9 dan Gambar 4.10 berikut ini.
Konsentrasi BOD (mg/l)
2500
45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
2000 1500 1000 500
.0 0 07
05
.0 0
-0 6. 0
0 -0 8 09 .0 .0 0 010 11 .0 .0 0 012 13 .0 .0 0 014 15 .0 .0 0 016 17 .0 .0 0 018 19 .0 .0 0 020 .0 0
0
Debit Limbah (m3/hari)
Penghilangan BOD
Waktu Konsentrasi BOD5 (mg/l) Influen Konsentrasi BOD5 (mg/l) Efluen Debit m3/hari
Gambar 4.9 : Hubungan Antara Fluktuasi Debit dan Penurunan Konsentrasi BOD di dalam Efluen
67
Debit (m3/hari)
40 35 30 25 20 15 10 5 0
Efisiensi (%)
100 99 98 97 96 95 94 93 92 91 90
45
.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 -06 0-08 0-10 0-12 0-14 0-16 0-18 0-20 0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 19 17 15 13 11 09 07 05
Waktu Debit (m3/hari)
Efisiensi (%)
Gambar 4.10 : Hubungan Antara Fluktuasi Debit dan Penyisihan BOD5 Penyisihan BOD5 terkecil terjadi pada pukul 09.00-10.00, dimana pada saat itu aliran air paling besar, sehingga waktu tinggal air limbah di dalam unit pengolahan paling pendek.
IV.5.3 Hubungan Antara Fluktuasi Debit Dengan Penyisihan TSS pada Unit Pengolahan Besarnya penyisihan TSS yang dihasilkan pada unit pengolahan ini adalah antara 80 %-97,8 %, kecenderungan hubungan antara fluktuasi debit dengan penyisihan TSS yang terjadi dapat dilihat pada Gambar 4.11 dan Gambar 4.12 berikut ini.
68
40 35 30 25 20 15 10 5
Debit Limbah (m3/hari)
45
500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
0
05 .0 07 0-0 .0 6.0 09 0-0 0 .0 8.0 11 0-1 0 .0 0.0 13 0-1 0 .0 2.0 15 0-1 0 .0 4.0 17 0-1 0 .0 6.0 19 0-1 0 .0 8.0 0- 0 20 .0 0
Konsentrasi TSS (mg/l)
Penghilangan TSS
Waktu Konsentrasi TSS (mg/l) Influen Konsentrasi TSS (mg/l) Efluen Debit (m3/hari)
Gambar 4.11 : Hubungan Antara Fluktuasi Debit dan Penurunan Konsentrasi TSS di dalam Efluen
69
50
100
90
30 80 20
Efisiensi (%)
Debit (m3/hari)
40
70
10
0
60
0 0 0 0 0 0 0 4.0 6.0 8.0 2.0 8.0 0.0 6.0 0-0 .00-0 .00-1 .00-1 .00-1 .00-1 .00-1 0 . 15 17 13 09 11 07 05
Waktu
Debit (m3/hari)
Gambar 4.12
Efisiensi (%)
Hubungan Antara Fluktuasi Debit dan Penyisihan TSS
Penyisihan TSS terkecil terjadi pada pukul 09.00-10.00, dimana pada saat itu aliran air paling besar, sehingga waktu tinggal air limbah di dalam unit pengolahan paling pendek.
IV.5.4 Hubungan Antara Fluktuasi Debit Dengan Penyisihan Amonia Pada Unit Pengolahan Besarnya penyisihan Amonia yang dihasilkan pada unit pengolahan ini adalah antara 93,75 %-98,2 %, kecenderungan hubungan antara fluktuasi debit dengan penyisihan Ammonia yang terjadi dapat dilihat pada Gambar 4.13 dan Gambar 4.14 berikut ini. 70
Penghilangan Amonia 45 40
10
35 30
8
25
6
20 15
4
10
2
Debit Limbah (m3/hari)
Konsentrasi Amonia (mg/l)
12
5 0
07
05
.0 00
6. 00 .0 008 09 .0 0 .0 010 11 .0 0 .0 012 13 .0 .0 0 014 15 .0 0 .0 016 17 .0 0 .0 018 19 .0 .0 0 020 .0 0
0
Waktu Konsentrasi NH3 (mg/l) Influen Konsentrasi NH3 (mg/l) Efluen Debit (m3/hari)
Gambar 4.13 : Hubungan Antara Fluktuasi Debit dan Penurunan Konsentrasi Amonia di dalam Efluen
71
100
40
98
30
96
20
94
10
92
0
90
Efisiensi (%)
Debit (m3/hari)
50
.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 -06 0-08 0-10 0-12 0-14 0-16 0-18 0-20 0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 19 17 15 13 11 09 07 05
Waktu Debit (m3/hari)
Efisiensi (%)
Gambar 4.14 Hubungan Fluktuasi Debit dan Penyisihan Amonia Penyisihan amonia terkecil terjadi pada pukul 09.00-10.00, dimana pada saat itu aliran air paling besar, sehingga waktu tinggal air limbah di dalam unit pengolahan paling pendek. Proses penyisihan senyawa ammonia pada air buangan ini dapat terjadi secara mikrobiologis melalui proses nitrifikasi hingga menjadi nitrit dan nitrat dengan penambahan oksigen melalui proses aerasi dan dapat juga terjadi karena ammonia digunakan untuk sintesa sel mikroorganisme.
IV.5.5 Hubungan Antara Fluktuasi Debit Dengan Penyisihan Deterjen Pada Unit Pengolahan Hasil penelitian yang didapat memperlihatkan bahwa deterjen yang masuk ke setiap tingkat pengolahan akan mengalami proses penguraian. Hal ini membuktikan bahwa deterjen walaupun termasuk ke dalam golongan bahan organik 72
yang sulit terurai (refractory organic) ternyata dapat terurai. Proses penguraian deterjen dapat terjadi secara mikrobiologis, terflotasi, dan terendapkan. Deterjen bila ditinjau dari susunan molekul pembentuknya terbagi menjadi susunan molekul rantai cabang dan rantai lurus. Deterjen dengan susunan molekul rantai lurus lebih mudah untuk diuraikan oleh mikroorganisme dibandingkan dengan rantai yang bercabang. Pada penelitian ini, susunan molekul pembentuk deterjen tidak dapat diketahui secara pasti karena harus dilakukan penelitian tersendiri. Penyisihan deterjen menggunakan trickling filter adalah sebesar 92,4 %, activated sludge sebesar 94,7 % dan oxydation ponds sebesar 91,3 % (Salim,1981). Sedangkan penyisihan deterjen yang dihasilkan pada penelitian di unit pengolahan ini adalah antara 95,8%-99,7%, kecenderungan hubungan antara fluktuasi debit dengan penyisihan deterjen yang terjadi dapat dilihat pada Gambar 4.15 dan Gambar 4.16. Dari Gambar 4.15 dan 4.16 terlihat bahwa angka penyisihan deterjen berbanding terbalik dengan debit yang terjadi, hal ini dikarenakan pada saat debit rendah waktu tinggal air buangan di dalam reaktor mencapai waktu yang lama, sehingga kesempatan mikroorganisme untuk menguraikan deterjen menjadi lebih besar. Kecuali untuk penyisihan deterjen yang terjadi pada saat jam puncak pukul 09.00-10.00, terlihat bahwa angka penyisihan mengalami peningkatan seiring dengan debit yang terjadi. Hal ini dapat disebabkan karena pada saat itu kegiatan di rumah sakit tersebut banyak menggunakan deterjen (mencuci pakaian dan sprei pasien) sehingga konsentrasi deterjen pun meningkat. Dan peningkatan konsentrasi dan debit tersebut tidak banyak mempengaruhi angka penyisihan yang terjadi karena tingginya kemampuan mikroorganisme dalam reaktor biofilter tersebut untuk mendegradasi deterjen. Proses penguraian deterjen tersebut dipengaruhi oleh mikroorganisme yang memegang peranan penting. Mikroorganisme pengurai deterjen dapat dikelompokkan atas 12 genus bakteri diantaranya adalah Acetobacter, Arthrobacter, Bacillus, Chromobacterium, Corynebacterium, Eschericia, Flavobacterium, Mycobacterium, Pseudomonas, Serratia, Streptococcus, dan Vibrio. 73
Penghilangan Deterjen (MBAS)
25
45
20
35 30
15
25 20
10
15 10
5
Debit Limbah (m3/hari)
Konsentrasi MBAS (mg/l)
40
5 0
05 .0
007 06. 0 .0 0- 0 09 08. 0 .0 0- 0 11 10. 0 .0 0- 0 1 2 13 .0 .00 015 14. 0 .0 0- 0 1 6 17 .0 .00 019 18. 0 .0 0- 0 20 .0 0
0
Waktu Konsentrasi Deterjen (mg/l) Influen Konsentrasi Deterjen (mg/l) Efluen Debit (m3/hari)
Gambar 4.15 : Hubungan Antara Fluktuasi Debit dan Penurunan Konsentrasi Deterjen di dalam Efluen
74
100
40
99
30
98
20
97
10
96
0
95
Penyisihan (%)
Debit (m3/hari)
50
0 0 0 0 0 0 0 0 0.0 8.0 6.0 4.0 2.0 0.0 8.0 6.0 0-0 .00-0 .00-1 .00-1 .00-1 .00-1 .00-1 .00-2 0 . 19 17 15 13 11 09 07 05
Waktu Debit (m3/hari)
Efisiensi (%)
Gambar 4.16 : Hubungan Fluktuasi Debit dan Penyisihan Deterjen
IV.6
Kinetika Penyisihan Zat Pencemar Pada Reaktor
Analisa terhadap laju penurunan substrat dalam proses pertumbuhan melekat (attached growth) dilakukan untuk mengetahui tingkat penurunan substrat dalam air limbah yang akan diolah. Model yang digunakan adalah model yang dikembangkan oleh Eckenfelder. Eckenfelder mengasumsikan bahwa penurunan substrat dalam filter selaras dengan waktu kontak air limbah dengan lapisan lendir (slime) dan juga biomassa aktif dalam lapisan slime. Untuk parameter TSS tidak dilakukan perhitungan terhadap kinetika penyisihannya. Hal ini dikarenakan TSS merupakan parameter fisika dan lebih banyak tersisihkan dengan cara pengendapan.
75
IV.6.1 Kinetika Penyisihan COD Dari hasil penelitian dapat dihitung kinetika penyisihan COD yang terjadi pada reaktor seperti terlihat pada Lampiran A.10 dan dapat dibuat grafik kinetika penyisihan COD seperti terlihat pada Gambar 4.17.
0 0
10
20
30
40
50
Ln(St/So)
-1 y = -0,0886x - 0,9889 R2 = 0,7323
-2 -3 -4 -5
D/Ql^n Ln(st/so)
Linear (Ln(st/so))
Gambar 4.17: Grafik Kinetika Penyisihan COD
Nilai k adalah konstanta laju penurunan COD. Dari Gambar 4.17 dapat dilihat nilai k sebesar 0.0886 dari persamaan : y = - 0.0886 X - 0.9889 dengan nilai koefisien determinasi sebesar 0.7323.
IV.6.2 Kinetika Penyisihan BOD5 Dari hasil penelitian dapat dihitung kinetika penyisihan bahan organik (BOD) yang terjadi pada reaktor seperti terlihat pada Lampiran A.11 dan dapat dibuat grafik kinetika penyisihan BOD seperti terlihat pada Gambar 4.18 Berikut.
76
0 0
10
20
30
40
50
Ln(St/So)
-1 y = -0,0851x - 1,8061 R2 = 0,6861
-2 -3 -4 -5 -6
D/Ql^n Ln(st/so)
Linear (Ln(st/so))
Gambar 4.18 : Grafik Kinetika Penyisihan BOD5 Nilai k adalah konstanta laju penurunan BOD5. Dari Gambar 4.18 dapat dilihat nilai k sebesar 0.0851 dari persamaan : y = - 0.0851x – 1.8061 dengan nilai koefisien determinasi sebesar 0.6861.
IV.6.3 Kinetika Penyisihan Ammonia Dari hasil penelitian dapat dihitung kinetika penyisihan ammonia yang terjadi pada reaktor seperti terlihat pada Lampiran A.12 dan dapat dibuat grafik kinetika penyisihan ammonia seperti terlihat pada Gambar 4.19 berikut.
77
0 -0,5 0
10
20
30
40
50
Ln(St/So)
-1 -1,5 y = -0,0486x - 2,3528 R2 = 0,703
-2 -2,5 -3 -3,5 -4 -4,5
D/Ql^n Ln(st/so)
Linear (Ln(st/so))
Gambar 4.19 : Grafik Kinetika Penyisihan Amonia Nilai k adalah konstanta laju penurunan amonia. Dari Gambar 4.19 dapat dilihat nilai k sebesar 0.0486 dari persamaan: y = - 0.0486x – 2.3528 dengan nilai koefisien determinasi sebesar 0.703.
IV.6.4 Kinetika Penyisihan Deterjen Dari hasil penelitian dapat dihitung kinetika penyisihan deterjen yang terjadi pada reaktor seperti terlihat pada Lampiran A.13 dan dapat dibuat grafik kinetika penyisihan deterjen seperti terlihat pada Gambar 4.20.
78
0
Ln(St/So)
-1 0
10
20
-2
30
40
50
y = -0,0851x - 2,1959 R2 = 0,7571
-3 -4 -5 -6 -7
D/Ql^n Ln(st/so)
Linear (Ln(st/so))
Gambar 4.20 Grafik Kinetika Penyisihan Deterjen Nilai k adalah konstanta laju penurunan deterjen. Dari Gambar 4.20 dapat dilihat nilai k sebesar 0.0851 dari persamaan y = - 0.0851 X – 2.1959 dengan nilai koefisien determinasi sebesar 0.7571.
IV.7
Kondisi Lingkungan Selama Penelitian
Selama penelitian dilakukan pengamatan terhadap kondisi lingkungan yang dapat mempengaruhi proses penguraian zat pencemar pada bioreaktor. Pengamatan terhadap kondisi lingkungan pada bioreaktor meliputi pH dan temperatur. Data pH pada influen dan efluen instalasi pengolahan air limbah Rumah Sakit Makna selama penelitian berada dalam rentang 7 + 2 . Pada rentang ini mikroorganisme jenis bakteri sangat dominan dari mikroorganisme lain terhadap proses penguraian zat pencemar dalam bioreaktor. pH lingkungan media sangat mempengaruhi proses pengolahan limbah secara biologis, kisarannya antara 6,5- 8,5. pH yang terlalu tinggi (> 8,5) akan menghambat aktivitas mikroorganisme, sedangkan pH di bawah 79
6,5 akan mengakibatkan pertumbuhan jamur dan terjadi persaingan dengan bakteri dalam metabolisme materi organik. Temperatur pada influen dan efluen instalasi pengolahan air limbah Rumah Sakit Makna selama penelitian berada pada rentang 26 – 27,3C. hal ini menunjukkan mikroorganisme mesofilik mendominasi proses penguraian zat pencemar dalam bioreaktor. Suhu yang ideal antara 25-30 C, temperatur yang tinggi akan merusak proses dengan mencegah aktivitas enzim dalam sel. Peningkatan temperatur dapat menyebabkan penurunan efisiensi pengolahan.
IV.8
Identifikasi Mikroorganisme
Dalam pengolahan biologis, mikroorganisme merupakan faktor yang penting dalam berlangsungnya proses biologis. Identifikasi mikroorganisme pada bioreaktor lekat bermedia sarang tawon ini dimaksudkan untuk mengetahui jenis mikroorganisme yang berperan dalam penurunan bahan organik . Berikut adalah tabel hasil identifikasi mikroorganisme dalam bioreaktor lekat. Tabel 4.8 : Jenis Mikroorganisme pada Bioreaktor Lekat Media Sarang Tawon. No
Jenis Mikroorganisme
1
Eschericia coli
2
Basilus subtilus
3
Staphylococcus aureus
3
Vibrio comma
4
Pseudomonas aeruginosa Sumber : Lab. Mikrobiologi FK Universitas Trisakti
Dari hasil identifikasi mikroorganisme tersebut, pada pertumbuhan melekat bakteri yang paling umum terdapat pada media antara lain adalah Pseudomonas dan Eschericia coli. 80
Bakteri pengurai deterjen yang dapat teridentifikasi dalam bioreaktor lekat diam antara lain Basilus subtilus, Vibrio comma, Pseudomonas aeruginosa, dan Escherichia coli.
IV.9
Perhitungan Biaya Operasional
Biaya operasional pengolahan limbah Rumah Sakit Makna dihitung berdasarkan pemakaian energi setiap harinya dan jumlah massa rata-rata bahan pencemar yang disisihkan perharinya.
Daya yang digunakan : Blower = 60 watt Pompa resirkulasi = 40 watt Total daya yang dibutuhkan = 100 watt
+
Pemakaian dalam 1 hari (24 jam) = =100 watt x 24 jam/hari = 2400 watt/hari = 2,4 Kwh/hari
Harga per Kwh untuk rumah sakit tipe kecil sampai sedang = Rp 465,-
Biaya/hari
= Rp 465,-/Kwh x 2,4 Kwh/hari = Rp 1116,-/hari
Biaya per bulan = Rp 1116,-/hari x 30 hari/bulan = Rp 33480,-
81
Total massa rata-rata yang tersisihkan per hari Massa Rata-Rata Tersisihkan (gr/hari) No
Unit Pengolahan Bak pengurai anaerob Bak biofilter tercelup anoksik Bak biofilter tercelup aerob TOTAL
1 2
3
COD
BOD5
TSS
Amonia
Deterjen
112.8
669.04
259.74
31.16
71.40
458.25
235.26
201.63
47.75
36.48
186.42
70.30
12.19
12.83
25.48
757.47
974.6
473.56
91.74
133.36
Biaya energi / masssa tersisihkan :
COD
= (Rp 1116,-/hari) / (757,47 gr/hari) = Rp 1,473 / gr = Rp 1473/ kg COD tersisihkan
BOD5
= (Rp 1116,-/hari) / (974,6 gr/hari) = Rp 1,145 / gr = Rp 1145/ kg BOD5 tersisihkan
TSS
(Rp 1116,-/hari) / (473,56 gr/hari) Rp 2,357 / gr = Rp 2357/ kg TSS tersisihkan (Rp 1116,-/hari) / (91,74 gr/hari) Rp 12,165 / gr Rp 12165/ kg Ammonia tersisihkan
= = Ammonia = = = Deterjen
= (Rp 1116,-/hari) / (133,36 gr/hari) = Rp 8,368 / gr = Rp 8368/ kg Deterjen tersisihkan
Dari perhitungan di atas terlihat bahwa biaya operasional pengolahan air limbah yang harus dikeluarkan Rumah Sakit Makna setiap bulannya adalah Rp 33480,-. Dan untuk biaya per kilogram massa rata-rata yang tersisihkan paling mahal adalah untuk penyisihan ammonia yaitu Rp 12165/kg ammonia tersisihkan. Hal ini dikarenakan konsentrasi ammonia perhari yang kecil sehingga rata-rata massa ammonia yang dapat 82
disisihkan memakan waktu lebih lama dibandingkan dengan bahan pencemar lainnya.
83
