KARAKTERISASI LUMPUR HASIL PENGOLAHAN AIR PDAM TIRTA PAKUAN BOGOR
SKRIPSI
Disusun Oleh : Shelvi (062108012)
PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS PAKUAN BOGOR 2012
KARAKTERISASI LUMPUR HASIL PENGOLAHAN AIR PDAM TIRTA PAKUAN BOGOR
SKRIPSI Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Pada Program Studi Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Pakuan Bogor
Disusun Oleh : Shelvi (062108012)
PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS PAKUAN BOGOR 2012
Shelvi.
062108012.
2012.
THE
CHARACTERIZATION
OF
SLUDGE
PRODUCED BY WATER TREATMENT OF PDAM TIRTA PAKUAN BOGOR. Under the guidance of Dr. Sutanto, M.Si. and Rinda Lilianti, S.T., M.Si.
SUMMARY
PDAM Tirta Pakuan Bogor is a surface water treatment company that produces clean water, but the treatment process produces byproducts, namely the sludge. The increase in the amount of the sludge depends on the debit and turbidity of raw water. The sludge generated at the filtration unit preceded by coagulation and flocculation. Before the the sludge discharged to the environment, please be aware that the disposal of the sludge quality could be controlled by not damaging the environment. The sludge can also be used for various purposes such as urug materials, mixed materials, or to mix fertilizer. This research aims to studying the chemical properties of the the sludge mainly contains heavy metals and nutrients for plants, then conducted the analysis first. The sludge samples from filtration unit of PDAM Tirta Pakuan Bogor, was sampled at the time it did not rain (A) and when it rains (B) and conducted twice replications. The tests are performed with some parameters, namely the measurement of pH, Fe, Mg, Cu, N, P, K, and Cd. Measurement of pH using a pH meter, and for the determination of levels of metals in this research using Atomic Absorption Spectrophotometer method, except for the determination of P by using Uv-Vis Spectrophotometer, while for the determination of total N using the Kjeldahl method. The results of the analysis of in the elements of P gained 42.9 µg/g in the sludge A and 22.4 µg/g in the sludge B. The element K obtained by equal 69.5 µg /g in the sludge A and 52.4 µg/g in the sludge B. While the result of N total is 0.0348% obtained in the sludge A and 0.027% in sludge B. Fe content in the sludge A rate is 83 µg/g and sludge B is 34.6 µg/g, Mg content in the sludge A obtained at 543.4 µg/g and sludge B of 1036.9 µg /g, content Cu sludge A is 8.9 µg/g and sludge B is 7.7 µg /g, and the content of Cd when is not rain as compared to when it rains that is 2 µg/g, while in the sludge B is not detected. The sludge generated by the processing of water treatment at PDAM Tirta Pakuan Bogor can be used as a fertilizer mixed because the sludge PDAM contains nutrients, but the the sludge containing heavy metal of Cd then before utilized or disposed need to do some further processing of such as reduced levels of the metal.
Key Words : Sludge, Clean Water, Filtration
Shelvi.
062108012.
2012.
KARAKTERISASI
LUMPUR
HASIL
PENGOLAHAN AIR PDAM TIRTA PAKUAN BOGOR. Dibawah bimbingan Dr. Sutanto, M.Si. dan Rinda Lilianti, S.T., M.Si.
RINGKASAN PDAM Tirta Pakuan Bogor merupakan perusahaan pengolah air permukaan yang memproduksi air bersih, namun pada proses pengolahan tersebut menghasilkan produk samping, yaitu berupa lumpur. Kecenderungan peningkatan jumlah lumpur tergantung pada debit dan kekeruhan air baku. Lumpur tersebut dihasilkan pada unit filtrasi yang didahului oleh proses koagulasi dan flokulasi. Sebelum lumpur dibuang ke lingkungan, perlu diketahui kualitasnya agar pembuangan lumpur dapat dikendalikan dengan tidak merusak lingkungan. Lumpur juga dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan seperti bahan urug, campuran bahan bangunan, atau untuk campuran pupuk. Penelitian ini bertujuan mempelajari sifat-sifat kimia lumpur terutama kandungan logam berat dan unsur hara bagi tanaman, maka dilakukan analisis terlebih dahulu. Sampel lumpur berasal dari unit filtrasi PDAM Tirta Pakuan Bogor, disampling pada saat tidak hujan (A) dan saat hujan (B) dan dilakukan sebanyak dua kali ulangan. Pengujian dilakukan dengan beberapa parameter yaitu pengukuran pH, Fe, Mg, Cu, N, P, K, dan Cd. Pengukuran pH menggunakan pH meter, dan untuk penetapan kadar logam dalam penelitian ini menggunakan metode Spektrofotometer Serapan Atom, kecuali untuk penetapan P dengan menggunakan Spektrofotometer Uv-Vis, sedangkan untuk penetapan N total dengan menggunakan metode kjeldahl. Hasil analisis lumpur didapatkan pada unsur P sebesar 42,9 µg/g pada lumpur A dan 22,4 µg/g pada lumpur B. Pada unsur K diperoleh sebesar 69,5 µg/g pada lumpur A dan 52,4 µg/g pada lumpur B. Sedangkan N Total didapat sebesar 0,0348% pada lumpur A dan 0,027% pada lumpur B. Kadar Fe pada lumpur A sebesar 83 µg/g dan lumpur B sebesar 34,6 µg/g, kadar Mg pada lumpur A didapat sebesar 543,4 µg/g dan lumpur B sebesar 1.036,9 µg/g, kadar Cu lumpur A sebesar 8,9 µg/g dan lumpur B sebesar 7,7 µg/g, dan kadar Cd pada lumpur A yaitu 2 µg/g sedangkan pada lumpur B tidak terdeteksi. Lumpur yang dihasilkan oleh pengolahan air di PDAM Tirta Pakuan Bogor dapat dimanfaatkan sebagai bahan campuran pupuk karena lumpur PDAM mengandung unsur-unsur hara, namun lumpur mengandung logam berat Cd maka sebelum dimanfaatkan atau dibuang perlu dilakukan beberapa pengolahan lanjutan misalnya dengan menurunkan kadar logamnya. Kata Kunci: Lumpur, Air jernih, Filtrasi
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas rahmat dan pertolongan-Nya dalam menyelesaikan skripsi ini dengan judul “Karakterisasi Lumpur Hasil Pengolahan Air PDAM Tirta Pakuan Bogor”. Skripsi ini disusun berdasarkan penelitian yang dilakukan di Laboratorium Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) Tirta Pakuan Cipaku, Bogor dan Laboratorium Balai Penelitian Ternak (BALITNAK), Ciawi, Bogor. Skripsi ini disusun sebagai kelengkapan salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana sains Program Studi Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Pakuan Bogor. Penulis menyadari bahwa skripsi ini jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan untuk penyempurnaan skripsi ini. Akhirnya penulis berharap agar skripsi ini bermanfaat bagi semua pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak H. Memet Gunawan, S.E selaku Direktur Utama PDAM Tirta Pakuan Bogor yang telah mengijinkan penelitian di PDAM Tirta Pakuan Bogor. 2. Bapak Adi Gunadi, S.T selaku Kepala Bagian Produksi PDAM Tirta Pakuan Bogor yang telah membantu selama berjalannya penelitian ini. 3. Ibu Dr. Prasetyorini selaku Dekan Fakultas MIPA Universitas Pakuan Bogor. 4. Bapak Dr. Sutanto, M.Si dan Ibu Rinda Lilianti, S.T., M.Si selaku pembimbing I dan pembimbing II yang telah berkenan membimbing dan memberikan saran dalam proses penelitian dan pembuatan skripsi ini. 5. Bapak Drs. Husain Nashrianto, M.Si dan ibu Ade Heri Mulyati, M.Si selaku Ketua dan sekretaris Jurusan Program Studi Kimia FMIPA Universitas Pakuan Bogor. 6. Bapak Iyan Sofyan dan seluruh karyawan khususnya di Sub Bagian Laboratorium dan pada umumnya di bagian pengolahan air yang telah membantu saat berjalannya penelitian ini. 7. Bapak dan Ibu saya tercinta yang selalu memberikan dukungan moril dan materil.
i
8. Kakak tercinta yang telah memberikan dukungan. 9. Teman-teman Jurusan Kimia angkatan 2008 yang telah berjuang bersamasama (Novi, Dea, Oskar, Dharma, Tiar, Siska, Retno, Zaenal, Agung, Amen, Kania, Desi, Griya, Anggun, dan Deo).
Bogor, November 2012
Shelvi
ii
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ....................................................................................
i
DAFTAR ISI ..................................................................................................
iii
DAFTAR TABEL .........................................................................................
vi
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................
vii
DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................
viii
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang .............................................................................
1
1.2. Tujuan Penelitian ..........................................................................
2
1.3. Manfaat Penelitian.........................................................................
2
1.4. Hipotesis Penelitian .......................................................................
2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Limbah ..........................................................................................
3
2.2. Lumpur PDAM ...........................................................................
3
2.3. Karakteristik Lumpur ...................................................................
5
2.4. Pemanfaatan Lumpur PDAM .......................................................
5
2.5. Parameter Pengujian .....................................................................
6
1. pH ............................................................................................
7
2. Besi (Fe) ..................................................................................
7
3. Magnesium (Mg) .....................................................................
8
4. Tembaga (Cu) ..........................................................................
8
5. Kalium (K) ..............................................................................
9
6. Fosfor (P) ................................................................................
10
7. Nitrogen (N) ............................................................................
11
8. Kadmium (Cd) ........................................................................
12
2.6. Penetapan Kadar Air ....................................................................
12
2.7. Metode Kjeldahl ...........................................................................
13
2.8. Spektrofotometri ..........................................................................
13
2.8.1. Spektrofotometer Serapan Atom ...................................
14
2.8.2. Spektrofotometri UV-Vis ..............................................
17
iii
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ....................................................
19
3.2. Bahan dan Alat Penelitian .............................................................
19
3.2.1. Bahan .............................................................................
19
3.2.2. Alat .................................................................................
19
3.3. Pengambilan Sampel ....................................................................
19
3.4. Parameter Uji Lumpur ..................................................................
20
3.4.1. Pengukuran pH ...............................................................
20
3.4.2. Penetapan Kadar Air .....................................................
20
3.4.3. Preparasi Sampel ...........................................................
20
3.4.4. Analisis Secara SSA ......................................................
21
3.4.5. Penetapan N Total Metode Kjeldahl .............................
22
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Pengambilan Sampel ....................................................................
24
4.2. Hasil Pengukuran pH ...................................................................
24
4.3. Penetapan Kadar Air ....................................................................
24
4.4. Hasil Analisis Inlet Pengolahan Limbah Air PDAM ...................
24
4.5. Hasil Analisis Lumpur .................................................................
25
4.5.1. Hasil Analisis Fe ...........................................................
25
4.5.2. Hasil Analisis Mg ..........................................................
26
4.5.3. Hasil Analisis Cu ..........................................................
26
4.5.4. hasil Analisis K .............................................................
27
4.5.5. Hasil Analisis P .............................................................
27
4.5.6. Hasil Analisis N total ....................................................
28
4.5.7. Hasil Analisis Cd ..........................................................
28
4.5.8. Data Analisis Lumpur PDAM .......................................
29
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ......................................................................
31
5.2. Saran .................................................................................
31
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................
32
iv
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Hasil Analisis Inlet Pengolahan Limbah Air PDAM ........................
25
Tabel 2. Hasil Analisis Fe Lumpur .................................................................
25
Tabel 3. Hasil Analisis Mg Lumpur ................................................................
26
Tabel 4. Hasil Analisis Cu Lumpur .................................................................
26
Tabel 5. Hasil Analisis K Lumpur ..................................................................
27
Tabel 6. Hasil Analisis P Lumpur ...................................................................
28
Tabel 7. Hasil Analisis Cd Lumpur .................................................................
29
Tabel 8. Data Analisis Lumpur PDAM ...........................................................
29
Tabel 9. Data Analisis Konsentrasi Masing-masing Logam ...........................
48
v
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Grafik Analisis Lumpur PDAM ....................................................
vi
30
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Diagram Alir Proses Pengolahan Air PDAM Tirta Pakuan Bogor...35 Lampiran 2. Diagram Alir Kerja Analisis Lumpur PDAM…………………..
36
Lampiran 3. Pengukuran Sampel Dengan SSA………………………………
37
Lampiran4. Penetapan P Dengan Spektrofotometer UV-Vis………………..
38
Lampiran 5. Penetapan N Total Dengan Metode Kjeldahl…………………...
39
Lampiran 6. Hasil Pengukuran Lumpur Hasil Pengolahan Air PDAM ……...
40
Lampiran 7. Data Absorbansi Larutan Standar Fe …………………………...
41
Lampiran 8. Data Absorbansi Larutan Standar Mg …………………………..
42
Lampiran 9. Data Absorbansi Larutan Standar Cu …………………………...
43
Lampiran 10. Data Absorbansi Larutan Standar K …………………………...
44
Lampiran 11. Data Absorbansi Larutan Standar P..…………………………..
45
Lampiran 12. Data Absorbansi Larutan Standar Cd …………………………
46
Lampiran 13. Contoh Perhitungan Kadar Fe …………………………………
47
Lampiran 14. Data Perhitungan Kadar Air …………………………………...
49
Lampiran 15. Data Perhitungan N Total ……………………………………...
50
Lampiran 16. Hasil Analisis Air Baku PDAM Tirta Pakuan Bogor ………….
51
vii
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Di daerah perkotaan Indonesia, rumah tangga merupakan pemakai air bersih terbesar, sekitar 68 persen total produksi air diserap oleh rumah tangga (Djayadiningrat, 1992), khususnya di kota Bogor. Mayoritas pemakai air bersih adalah rumah tangga dengan cakupan sebesar 93% (PDAM, 2012). Air bersih sebagai kebutuhan dasar (basic need) perkotaan diproduksi oleh
Perusahaan
Daerah Air Minum (PDAM), dan hasil samping produksi tersebut adalah berupa lumpur (sludge). Seiring dengan peningkatan laju pertumbuhan penduduk di kota Bogor mengakibatkan bertambahnya kebutuhan air, maka hasil samping berupa lumpur endapan juga meningkat (Mary Selintung dan Azikin, 2003). Lumpur PDAM Tirta Pakuan Bogor ini setelah melalui tahapan proses sludge drying bed, kemudian lumpur disimpan dalam bak penampungan yang semakin lama semakin penuh, sehingga akhirnya lumpur tersebut harus dibuang ke lingkungan. Dipastikan bahwa lumpur tersebut dapat dimanfaatkan untuk menyuburkan tanah khususnya tanaman disekitarnya. Maka untuk memastikan unsur-unsur apa saja dan berapa kadar unsur tersebut dilakukan analisis agar diketahui konsentrasinya. Pada dasarnya, lumpur merupakan bagian dari tanah yang terbawa hanyut oleh aliran air sungai. Tanah tersusun dari empat bahan utama, yaitu : bahan mineral, bahan organik, air, dan udara (Saeni, 1989). Parameter yang diuji meliputi pengujian kadar logam yang berbahaya maupun unsur-unsur essensial yang dapat membantu menyuburkan tanah. Lumpur yang akan dibuang ke lingkungan harus memenuhi beberapa kriteria tertentu, yakni salah satunya tidak mencemari lingkungan, maka lumpur yang akan dibuang perlu dianalisis terlebih dahulu sebelum dimanfaatkan. Dengan demikian penelitian ini dilakukan untuk mengetahui suatu kadar sesuai parameter yang akan diuji, yakni menganalisis kadar Mg, Cu, Fe, P, K, dan Cd menggunakan metode Spektrofotometri, sedangkan untuk menetapkan N total menggunakan metode kjeldahl. Selain mengukur kadar logam berat sebagai
1
2
pencemar yang berbahaya, dilakukan juga uji parameter meliputi beberapa unsur esensial yang dapat membantu menyuburkan tanah atau unsur hara makro dan mikro. Sehingga data tersebut dapat memberikan gambaran kepada masyarakat sekitar bahwa lumpur tersebut berbahaya atau berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai bahan campuran pupuk.
1.2. Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kualitas lumpur yang dihasilkan pada pengolahan air di PDAM Tirta Pakuan Bogor sebelum dimanfaatkan atau dibuang ke lingkungan.
1.3. Manfaat Penelitian Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi kualitas lumpur dan dapat dijadikan sebagai acuan pemanfaatannya setelah analisis dilakukan untuk Perusahaan Daerah Air Minum Tirta Pakuan Bogor.
1.4. Hipotesis Penelitian Lumpur yang dihasilkan dari pengolahan air minum di PDAM Tirta Pakuan
Bogor
tidak
berbahaya
bagi
lingkungan
khususnya
tanah.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Limbah Pada dasarnya limbah merupakan bahan yang terbuang atau dibuang dari suatu sumber hasil aktivitas manusia maupun proses-proses alam (Murtadho dan Said, 1987). Dilihat dari wujudnya limbah dapat digolongkan menjadi tiga golongan, yaitu limbah padat, limbah cair, dan limbah gas (Sugiharto, 1987). Dilihat dari fisiknya lumpur merupakan salah satu jenis limbah padat. Limbah padat merupakan limbah yang berasal seperti dari limbah pertanian, limbah industri, sisa pertambangan, sampah kota, lumpur endapan hasil limbah industri, atau bahan buangan lainnya termasuk padat, semi padat, yang merupakan hasil pembuangan dari industri, pertambangan, operasi pertanian, serta dari kegiatan masyarakat. Limbah padat organik yaitu limbah yang berasal dari pertanian, peternakan, dan perikanan sedangkan limbah anorganik berasal dari perusahaan dan industri yang sebagian besar dari bahan-bahan kimia. Pengolahan dan penanganan limbah dapat dilakukan dengan berbagai cara sesuai dengan karakteristik dari limbah tersebut (Anas, 1989). Kegiatan produksi selain menghasilkan produk yang mempunyai nilai ekonomi juga menghasilkan limbah, berupa limbah padat, cair maupun gas. Limbah-limbah tersebut akan menyebabkan pencemaran lingkungan meliputi pencemaran air, pencemaran udara, dan pencemaran tanah. Pencemaran tanah dapat terjadi akibat penggunaan pupuk secara berlebihan, penggunaan pestisida dan pembuangan limbah yang tidak dapat terurai (Tejoyuwono, 2006).
2.2. Lumpur PDAM Lumpur adalah campuran cair atau semi cair antara air dan tanah. Lumpur terjadi saat tanah basah. Secara geologis, lumpur ialah campuran air dan partikel endapan lumpur dan tanah liat. Jumlah lumpur dapat diketahui berdasarkan jumlah pemakaian bahan kimia untuk proses flokulasi (flocculation), kekeruhan (turbidity), dan jumlah air baku. Produksi lumpur meningkat pada musim hujan
3
4
akibat peningkatan kekeruhan yang disebabkan oleh erosi, hal tersebut merupakan salah satu ciri air permukaan. Jumlah pemakaian bahan kimia untuk penanganan kekeruhan tergantung pada tingkat kekeruhan, dengan demikian pemakaian bahan kimia yang meningkat mengindikasikan adanya peningkatan produksi lumpur. Pada umumnya lumpur masih memiliki kadar air yang cukup tinggi. Lumpur yang banyak mengandung padatan diperoleh dari hasil proses pemisahan padat-cair dari limbah yang sering disebut dengan sludge atau lumpur encer. Didalam sludge tersebut sebagian besar mengandung air dan hanya beberapa persen berupa zat padat. Umumnya persentase kandungan air tersebut dapat mencapai 95-99% (Muhammad, 2010). Pada dasarnya, lumpur merupakan bagian dari tanah yang terbawa hanyut oleh aliran air sungai. Tanah tersusun dari empat bahan utama, yaitu : bahan mineral, bahan organik, air, dan udara. Bahan-bahan penyusun tersebut jumlahnya masing-masing berbeda untuk setiap jenis tanah ataupun setiap lapisan tanah. Pada tanah lapisan atas yang baik untuk pertumbuhan tanaman lahan kering (bukan sawah) umumnya mengandung 45% (volume) bahan mineral, 5% bahan organik, 20-30% udara, 30-30% air. Bahan organik dalam tanah pada umumnya ditemukan di permukaan tanah. Jumlahnya tidak besar, hanya sekitar 3-5% tetapi pengaruhnya terhadap sifat-sifat tanah besar sekali (Achmad, 2004). Adapun bahan organik terhadap sifat-sifat tanah dan akibatnya juga pada pertumbuhan tanaman adalah:
Sebagai granulator yaitu memperbaiki struktur tanah
Sumber unsur hara N, P, K, unsur mikro dan lain-lain.
Menambah kemampuan tanah untuk menahan air.
Menambah kemampuan tanah untuk menahan unsur-unsur hara.
Sumber energi bagi organisme. Bahan organik dalam tanah terdiri dari bahan organik kasar dan bahan
organik halus atau humus. Humus terdiri dari bahan organik halus berasal dari hancuran bahan organik kasar serta senyawa-senyawa baru yang dibentuk dari hancuran bahan organik tersebut melalui kegiatan mikroorganisme dalam tanah. Didaerah rawa-rawa, seperti daerah rawa-rawa pasang surut sering dijumpai tanah-tanah dengan kandungan bahan organik sangat tinggi dan tebal. Apabila
5
tanah tersebut mengandung bahan organik lebih dari 20% (untuk tanah pasir) atau lebih dari 30% (untuk tanah liat) dan tebalnya lebih dari 40cm maka tanah tersebut tanah organik atau tanah gambut (Hardjowigeno, 1989).
2.3. Karakteristik Lumpur Seperti halnya di Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL), walaupun berbeda sifat atau karakteristiknya, PDAM pun menimbulkan lumpur (sludge) yang volume hariannya relatif besar, tergantung pada debit air yang diolah dan konsentrasi kekeruhan air bakunya. Makin besar debitnya dan makin tinggi konsentrasi padatannya, baik padatan kasar (coarse solid), padatan tersuspensi (suspended solid) maupun koloid, makin besar juga volume lumpurnya (Mary dan Azikin, 2003). Lumpur yang dihasilkan dari proses pengolahan air di PDAM Tirta Pakuan Bogor berasal dari unit filtrasi. Lumpur yang dihasilkan umumnya berwarna cokelat pekat dan lumpur tersebut sifatnya diskrit maupun flok. diskrit yaitu lumpur yang butir-butirannya terpisah tanpa koagulan, mayoritas lumpur ini mengandung pasir, grit, dan pecahan kerikil berukuran kecil. Sebaliknya, lumpur yang berupa flok, yaitu kimflok (chemiflocc) sangat besar volumenya terutama di PDAM besar air bakunya sangat keruh, didominasi oleh koloid. Lumpur dari filtrasi ini memanfaatkan Sludge Drying Bed kemudian dibuang ke tanah-tanah yang cekung sebagai bahan urugan (Muhammad, 2010). Karakteristik lumpur sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain sumber lumpur, jenis industri penghasil air limbah, proses di IPAL, sifat fisik, komposisi kimia serta tingkat pengolahan yang telah ditentukan (Muhammad, 2010).
2.4. Pemanfaatan Lumpur PDAM Pada umumnya upaya pengelolaan terhadap lumpur meliputi tahap-tahap berikut: 1. Pengentalan atau pemekatan lumpur (sludge thickening) 2. Stabilisasi lumpur (sludge stabilization) 3. Pengeluaran air (sludge dewatering)
6
4. Pengeringan lumpur (sludge drying) (Muhammad, 2010). Lumpur PDAM dapat dimanfaatkan kembali dengan proses tertentu sebagai pencampur bahan bangunan, pupuk dan lain-lain, dengan cara menambahkan bahan-bahan tertentu. Pupuk merupakan suatu zat hara yang ditambahkan kedalam tanah untuk menambah unsur-unsur yang diperlukan oleh pertumbuhan tanaman. Untuk pemanfaatan sebagai pupuk, lumpur dapat ditambahkan dengan sampah organik atau kompos agar lumpur dapat membantu menyuburkan tanah. Berdasarkan bahan bakunya, jenis pupuk tersebut dibagi menjadi 2, yaitu pupuk organik dan pupuk anorganik. Pupuk organik merupakan hasil dari penguraian dari bahan-bahan organik seperti sisa-sisa tanaman dan hewan serta bahan-bahan organik lain, sedangkan pupuk anorganik adalah pupuk kimia yang selalu diproduksi oleh industri sehingga dikenal dengan nama pupuk kimia atau pupuk buatan. Unsur-unsur hara yang dibutuhkan oleh tanaman dan terdapat dalam pupuk dibagi menjadi 3 golongan (Murbandono, 2001), yaitu : 1) Unsur hara makro yaitu unsur hara yang dibutuhkan dalam jumlah banyak, seperti nitrogen (N), fosfor (P), dan kalium (K). 2) Unsur hara sedang (sekunder) yaitu unsur hara yang dibutuhkan dalam jumlah kecil, seperti belerang (S), kalsium (Ca), dan magnesium (Mg). 3) Unsur hara mikro yaitu unsur hara yang dibutuhkan dalam jumlah yang sangat sedikit, seperti besi (Fe), tembaga (Cu), seng (Zn), klor (Cl), boron (B), mangan (Mn), dan molybdenum (Mo). Salah satu sifat umum unsur makro adalah suatu kadar yang sangat dibutuhkan oleh tanaman dalam jumlah banyak, sedangkan unsur mikro adalah suatu kadar yang diperlukan dalam jumlah sedikit, juga dapat merusak bila dijumpai dalam jumlah banyak. Pengendalian terhadap jumlah yang diberikan sebagai
pupuk
perlu
dilakukan
mengingat
keseimbangan
unsur
hara
(Buckman,1974).
2.5. Parameter Pengujian Parameter pendahuluan untuk analisis lumpur yaitu dengan menggunakan beberapa parameter uji sebagai berikut :
7
1.
Nilai pH Nilai pH suatu perairan mencirikan keseimbangan antara asam dan basa
dalam air dan merupakan pengukuran konsentrasi ion hidrogen dalam larutan. pH air dapat mempengaruhi jenis dan susunan zat dalam lingkungan perairan dan mempengaruhi tersedianya hara serta toksisitas dari unsur-unsur renik (Saeni, 1989). Lumpur merupakan campuran antara tanah dan air yang didominasi oleh tanah, maka nilai pH pada lumpur didasari dengan nilai pH tanah. Nilai pH tanah menunjukkan banyaknya konsentrasi ion hidrogen (H+) di dalam tanah. Makin tinggi kadar ion H+ di dalam tanah, semakin masam tanah tersebut. Di dalam tanah selain H+ dan ion-ion lain ditemukan pula ion OH-, yang jumlahnya berbanding terbalik dengan banyaknya H+. Pada tanah-tanah yang masam jumlah ion H+ lebih tinggi daripada OH-, sedangkan pada tanah alkalis kandungan OH- lebih banyak daripada H+. Bila kandungan H+ sama dengan OHmaka tanah bereaksi netral yaitu mempunyai pH = 7 (Hardjowigeno, 2003).
2. Besi (Fe) Besi merupakan salah satu unsur kimia yang dapat ditemukan pada hampir setiap tempat di bumi, pada semua lapisan geologi dan semua badan air (Alaerts dan Sartika, 1987). Besi adalah satu dari lebih unsur-unsur penting dalam air permukaan dan air tanah. Secara umum Fe(II) terdapat dalam air tanah berkisar antara 1,0-10 mg/L, namun demikian tingkat kandungan besi sampai sebesar 50 mg/L dapat juga ditemukan dalam air tanah di tempat-tempat tertentu (Rukaesih Achmad, 2004). Kandungan Fe di bumi sekitar 6.22 %, di tanah sekitar 0.5 – 4.3%, di sungai sekitar 0.7 mg/L. Pada air permukaan biasanya kandungan zat besi relatif rendah yakni jarang melebihi 1 mg/L sedangkan konsentrasi besi pada air tanah bervariasi mulai dan 0,01 mg/L sampai dengan +25 mg/L (Alaerts dan Sartika, 1987). Mineral Fe sangat melimpah di kerak bumi, juga dalam tanah dalam bentuk mineral primer, bagian dari lempung, oksida dan hidroksida Besi berada dalam tanah dan batuan sebagai feroksida (Fe2O3) dan ferihidroksida (Fe(OH)3.
8
Mineral utama yang mengandung besi antara lain magnetit (Fe3O4), hematit (Fe2O3), sulfida (FeS), kamosit dan glaukoni (Sukardjo, 1990). Besi (Fe) merupakan salah satu contoh unsur hara mikro esensial bagi tanaman karena walaupun diperlukan dalam jumlah relatif sedikit tetapi sangat besar peranannya dalam metabolisme di dalam tanaman (Cottenie, 1983). Fe dalam tanaman sekitar 80% yang terdapat dalam kloroplas atau sitoplasma. Penyerapan Fe lewat daun dianggap lebih cepat dibandingkan dengan penyerapan lewat akar, terutama pada tanaman yang mengalami defisiensi Fe. Kekurangan Fe juga akan mengakibatkan pengurangan aktivitas semua enzim.
3. Magnesium (Mg) Magnesium adalah logam yang kuat, putih keperakan, ringan (satu pertiga lebih ringan daripada aluminium) dan akan menjadi kusam jika dibiarkan pada udara. Magnesium memegang peranan amat penting dalam proses kehidupan hewan dan tumbuhan. Unsur Mg merupakan komponen klorofil dan kofaktor untuk tanaman. Kandungan Mg banyak dihasilkan dari tanah dan tanaman, juga dari proses dekomposisi limbah domestik berupa sisa metabolisme sayuran dan tanaman yang terurai oleh air air permukaan. Magnesium murni tidak didapatkan di alam, namun terkandung sebagai senyawa dalam mineral. Sebagai contoh magnesium dalam bentuk senyawa karbonat terdapat dalam mineral magnesit dan dolomit (MgCO3.CaCO3) (Thopick,2008). Magnesium terdapat dalam klorofil yang digunakan oleh tumbuhan untuk fotosintesis. Magnesium juga mengambil peranan dalam replikasi DNA dan RNA yang mempunyai peranan amat penting dalam proses keturunan semua organisme. Metode analisis logam magnesium dapat dilakukan secara kuantitatif dengan menggunakan Spektrofotometri Serapan Atom (SSA) (Mulja dan Surahman, 1995).
4. Tembaga (Cu) Tembaga adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Cu dan bernomor atom 29. Cu digolongkan kedalam logam berat
9
essensial, artinya meskipun Cu merupakan logam berat, unsur logam berat ini sangat dibutuhkan meski dalam jumlah sedikit (Palar, 1994). Unsur Cu bersumber dari hasil pelapukan atau pelarutan mineral yang terkandung dalam bebatuan, tembaga juga berasal dari buangan bahan yang mengandung tembaga seperti dari industri galangan kapal, industri pengolahan kayu, dan limbah domestik. Penambahan Cu ke dalam tanah melalui polusi dapat terjadi pada industri – industri tembaga, pembakaran batu bara, minyak bumi dan buangan di area pemukiman yang akhirnya dapat masuk ke dalam badan sungai (Lahuddin, 2007). Cu tanah adalah Cu2+ yang terikat kuat oleh tanah yang terdiri dari kompleks liat dan humus atau senyawa – senyawa organik yang berasal dari reaksi perombakan bahan organik (Anonimous, 2011). Dalam konsentrasi tinggi maka tembaga akan bersifat racun, tapi dalam jumlah sedikit tembaga merupakan nutrien yang penting bagi kehidupan manusia dan tanaman tingkat rendah (Palar, 1994). Tembaga (Cu) diserap dalam bentuk ion Cu++. Dalam tanah, Cu berbentuk senyawa dengan S, O, CO3 dan SiO4 misalnya kalkosit (Cu2S), kovelit (CuS), kalkopirit (CuFeS2), borinit (Cu5FeS4). Hara mikro Cu berpengaruh pada klorofil, karotenoid, plastokuinon dan plastosianin. Unsur tembaga diserap oleh akar Pada konsentrasi 2,3 – 2,5 mg/L dapat mematikan ikan dan akan menimbulkan efek keracunan, yaitu kerusakan pada selaput lendir (Saeni, 1989).
5. Kalium (K) Logam ini merupakan logam ketujuh paling banyak dan terkandung sebanyak 2.4% (berat) di dalam kerak bumi. Kalium merupakan bahan penting untuk pertumbuhan tanaman dan ditemukan di banyak tanah. Campuran logam natrium dan kalium digunakan sebagai media perpindahan panas. Kalium merupakan hara utama ketiga setelah N dan P. Kalium diserap dalam bentuk ion K+. Fungsi Kalium ialah membentuk dan mengangkut karbohidrat sebagai katalisator dalam pembentukan protein dan mengatur kegiatan berbagai unsur mineral (Rusmarkan dan Yuwono, 2002). Kalium dalam perairan alami relatif rendah konsentrasinya, karena unsur ini tidak mudah dilepaskan dari sumbernya, dan unsur kalium mudah sekali
10
diadsorpsi oleh mineral-mineral. Kalium tanah terbentuk dari pelapukan batuan dan mineral-mineral yang mengandung Kalium. Melalui proses dekomposisi bahan tanaman dan jasad renik maka kalium akan larut dan kembali ke tanah. Selanjutnya sebagian besar Kalium tanah yang larut akan tercuci atau tererosi dan proses kehilangan ini akan dipercepat lagi oleh serapan tanaman dan jasad renik. Beberapa jenis tanah mempunyai kandungan Kalium yang melimpah. Kalium dalam tanah ditemukan dalam mineral-mineral yang terlapuk dan melepaskan ionion Kalium. Ion-ion adsorpsi pada kation tertukar dan cepat tersedia untuk diserap tanaman. Tanah-tanah organik mengandung sedikit Kalium. Selain itu Kalium sangat penting dalam proses metabolisme tanaman. Kalium juga penting di dalam proses fotosintesis. Bila Kalium kurang pada daun, maka kecepatan asimilasi CO2 akan menurun (Rusmarkan dan Yuwono, 2002). Kalium berfungsi : a. Membantu pembentukan protein dan karbohidrat b. Mengeraskan jerami dan bagian kayu tanaman c. Meningkatkan resisten terhadap penyakit d. Meningkatkan kualitas biji atau buah. Sumber-sumber Kalium adalah : a. Beberapa jenis mineral b. Sisa-sisa tanaman dan jasad renik c. Air irigasi serta larutan dalam tanah d. Abu tanaman dan pupuk buatan.
6. Fosfor (P) Jumlah Fosfor dalam tanah pada umumnya kecil, sering kali faktor pembatas bagi pertumbuhan tanaman. Itu sebabnya manusia sering menggunakan Fosfat sebagai pupuk pada tanah pertanian. Unsur Fosfor (P) dalam tanah berasal dari bahan organik, pupuk buatan dan mineral-mineral di dalam tanah. Fosfor paling mudah diserap oleh tanaman pada pH sekitar 6-7 (Hardjowigeno 2003). Fosfor merupakan unsur esensial kedua setelah N yang berperan penting dalam proses pertumbuhan tanaman serta metabolisme dalam proses pertumbuhan
11
tanaman, dan proses mikrobiologi tanah. Fosfor dalam tanah 70% berada dalam keadaan tidak terlarut (Forth, 1990). Fosfor merupakan suatu komponen yang sangat penting dan sering menimbulkan permasalahan lingkungan. Sumber Fosfor adalah limbah industri, hanyutan dari pupuk, limbah domestik, hancuran bahan organik, dan mineral fosfat dari alam. Kenaikan konsentrasi fosfat merupakan adanya zat pencemar dalam perairan. Senyawa Fosfor organik terdapat antara lain dalam bentuk asamasam nukleat, fosfolipid, gulafosfat. Senyawa ini masuk kedalam perairan bersama-sama dengan limbah industri dan rumah tangga (Saeni, 1989). Namun P juga berfungsi terdapat manfaat untuk pengangkutan energi hasil metabolisme dalam tanaman:
Merangsang pembungaan dan pembuahan
Merangsang pertumbuhan akar
Merangsang pembentukan biji
Merangsang pembelahan sel tanaman dan memperbesar jaringan sel
Tanaman yang kekurangan unsur P gejalanya : pembentukan buah dan biji berkurang, kerdil, daun berwarna keunguan atau kemerahan (kurang sehat).
7. Nitrogen (N) Senyawa-senyawa nitrogen terdapat dalam keadaan terlarut juga sebagai bahan tersuspensi. Dalam air senyawa-senyawa ini memegang peranan penting dalam perairan reaksi-reaksi biologi perairan. Jenis-jenis nitrogen anorganik utama dalam air adalah ion nitrat (NO3-), dan ammonium (NH4+). Dalam kondisi tertentu terdapat dalam bentuk nitrit (NO2-). Sebagian besar dari nitrogen total dalam air terikat sebagai nitrogen organik, yaitu dalam bahan-bahan yang berprotein, juga dapat berbentuk senyawa atau ion-ion lainnya dari bahan pencemar (Achmad, 2004). Menurut Hardjowigeno (2003) Nitrogen dalam tanah berasal dari bahan organik tanah, Pengikatan oleh mikroorganisme dari N udara, pupuk, dan air hujan. Sumber N berasal dari atmosfer sebagai sumber primer, dan lainnya berasal dari aktifitas didalam tanah sebagai sumber sekunder. Fungsi N didalam tanah
12
yaitu dapat memperbaiki pertumbuhan vegetatif tanaman dan berfungsi dalam pembentukan protein. Namun jika tanah kelebihan N akan terjadi kematangan tanaman terhambat, dan dapat mengurangi daya tahan tanaman terhadap penyakit atau hama. Dalam proses biologi, senyawa nitrogen organik dapat ditransformasi menjadi nitrogen amina dan dioksida menjadi nitrit dan nitrat. Secara umum perubahan tersebut terjadi sebagai berikut : N organik
N ammonia (NH3)
N nitrit (NO2)
N nitrat (NO3)
(Rahayu, 1993).
8. Kadmium (Cd) Kadmium merupakan salah satu logam karena sifatnya yang beracun. Cd adalah bahan pencemar yang berbahaya setelah Hg dan Pb. Ketiga jenis logam ini tidak diperlukan oleh suatu organisme (Laws, 1981). Kadmium merupakan bahan alami yang terdapat dalam kerak bumi. Kadmium murni berupa logam berwarna putih perak dan lunak, namun bentuk ini tak lazim ditemukan di lingkungan. Umumnya Cd terdapat dalam kombinasi dengan elemen lain seperti Oksigen (Cadmium Oxide), Klorin (Cadmium Chloride) atau belerang (Cadmium Sulfide). Kebanyakan Kadmium (Cd) merupakan produk samping dari pengecoran seng, timah atau tembaga kadmium yang banyak digunakan berbagai industri, terutama plating logam, pigmen, baterai dan plastik. Kadmium dalam air laut berbentuk senyawa klorida (CdCl2), sedangkan dalam air tawar berbentuk karbonat (CdCO3). Pada air payau yang biasanya terdapat di muara sungai kedua senyawa tersebut jumlahnya seimbang (Achmad, 2004). Penambahan Kadmium (Cd) pada tanah terjadi melalui penggunaan pupuk fosfat, pupuk kandang, dari buangan industri yang menggunakan bahan bakar batubara dan minyak dan buangan inkineratur (tanur) (Lahuddin, 2007).
2.6. Penetapan Kadar Air Penetapan kadar air di dalam sampel lumpur ini menggunakan metode gravimetri dengan cara mengendapkan padatan yang terkandung di dalam sampel lumpur yang dianalisa. Endapan yang tertinggal pada pinggan aluminium yang telah diketahui beratnya sebagai padatan tersuspensi ini kemudian diletakkan pada
13
wadah berupa cawan porselen. Pemanasan ini dilakukan di dalam oven dengan suhu 105⁰C selama 5 jam bertujuan untuk menghilangkan kadar air yang terdapat pada kertas saring maupun endapan sehingga akan diperoleh berat padatan tersuspensi yang akurat. Setelah dilakukan pemanasan maka kertas saring beserta wadahnya didinginkan di dalam desikator selanjutnya ditimbang hingga diperoleh berat yang konstan.
2.7. Metode Kjeldahl Metode Kjeldahl atau Kjeldahl Digestion dalam analisis kimia berarti sebuah metode yang dipakai dalam melihat nilai kuantitatif determinasi dari Nitrogen yang dikembangkan oleh Jhon Kjeldahl pada tahun 1883. Cara Kjeldahl digunakan untuk menganalisis kadar protein. Metode ini terdiri dari tiga tahap yaitu; proses destruksi, destilasi dan titrasi. Dalam metode kjeldahl Nitrogen dalam contoh diubah menjadi ammonium melalui proses digestion dengan asam sulfat pekat yang berisi bahan-bahan lain yang membantu perubahan tersebut. Amonium yang terbentuk didestilasi dengan menambahkan alkali dan NH3 yang terdestilasi ditangkap oleh asam dan ditentukan jumlahnya melalui titrasi. Bahanbahan yang membantu perubahan N menjadi NH4+ adalah garam-garam biasanya K2SO4,NaSO4, atau H2SO4 yang bertujuan untuk meningkatkan suhu. Selain itu beberapa katalisator seperti selenium, air raksa, paraffin cair digunakan untuk merangsang dan mempercepat oksidasi bahan organik (Atang, 2006).
Reaksi : (NH4)2SO4 + 2NaOH 2NH4OH
Na2SO4 + 2 NH4OH
2NH3 + 2H2O
3NH3 + H3BO3
(NH4)3BO3
2.8. Spektrofotometri Spektrofotometri adalah ilmu yang mempelajari hubungan antara spektra cahaya dan pengukuran secara kuantitatif dan kualitatif berdasarkan efek yang ditimbulkan oleh cahaya terhadap suatu zat (Underwood, 1981). Panjang gelombang yang dihasilkan oleh sumber radiasi adalah sama dengan panjang
14
gelombang yang diabsorpsi oleh atom dalam nyala. Absorpsi ini mengikuti hukum Lambert-Beer, yaitu absorbansi berbanding lurus dengan panjang nyala yang dilalui sinar dan konsentrasi uap atom dalam nyala. Kedua variabel ini sulit untuk ditentukan tetapi panjang nyala dapat dibuat konstan sehingga absorbansi hanya berbanding langsung dengan konsentrasi analit dalam larutan sampel. Teknik-teknik analisisnya yaitu kurva kalibrasi, standar tunggal dan kurva adisi standar (Anonim, 2003). Aspek kuantitatif dari metode spektrofotometri diterangkan oleh hukum Lambert-Beer, yaitu: A = ε . b . c atau A = a . b . c Dimana : A = Absorbansi ε = Absorptivitas molar (mol/L) a = Absorptivitas (gr/L) b = Tebal nyala (nm) c = Konsentrasi (ppm) Absorpsivitas molar (ε) dan absorpsivitas (a) adalah suatu konstanta dan nilainya spesifik untuk jenis zat dan panjang gelombang tertentu, sedangkan tebal media (sel) dalam prakteknya tetap. Dengan demikian absorbansi suatu spesies akan merupakan fungsi linier dari konsentrasi, sehingga dengan mengukur absorbansi
suatu
spesies
konsentrasinya
dapat
ditentukan
dengan
membandingkannya dengan konsentrasi larutan standar (Anonim, 2003).
2.8.1
Spektrofotometer Serapan Atom Prinsip dasar Spektrofotometri serapan atom adalah interaksi antara
radiasi elektromagnetik dengan sampel. Spektrofotometri Serapan Atom merupakan metode yang sangat tepat untuk analisis zat pada konsentrasi rendah (Khopkar, 1990). Atom-atom menyerap cahaya tersebut pada panjang gelombang tertentu, tergantung pada sifat unsurnya. Sumber cahaya pada SSA adalah sumber cahaya dari lampu katoda yang berasal dari elemen yang sedang diukur kemudian dilewatkan ke dalam nyala api yang berisi sampel yang telah teratomisasi, kemudian radiasi tersebut diteruskan ke detektor melalui monokromator. Atom
15
dari suatu unsur pada keadaan dasar akan dikenai radiasi, sehingga atom tersebut akan menyerap energi dan mengakibatkan elektron pada kulit terluar naik ke tingkat yang lebih tinggi atau tereksitasi. Jika suatu atom diberi energi, maka energi tersebut akan mempercepat gerakan elektron sehingga elektron tersebut akan tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi dan dapat kembali ke keadaan semula. Atom-atom dari sampel akan menyerap sebagian sinar yang dipancarkan oleh sumber cahaya. Penyerapan energi oleh atom terjadi pada panjang gelombang tertentu sesuai dengan energi yang dibutuhkan oleh atom-atom tersebut (Khopkar, 1990). Berikut merupakan bagian-bagian penting pada alat SSA. 1. Sumber Cahaya Lampu katoda merupakan sumber cahaya pada SSA. Lampu katoda memiliki masa pakai atau umur pemakaian selama 1000 jam. Lampu katoda pada setiap unsur yang akan diuji berbeda-beda tergantung unsur yang akan diuji. Lampu katoda terbagi menjadi dua macam, yaitu: a. Lampu katoda Monologam : Lampu ini digunakan hanya untuk mengukur satu unsur. b. Lampu katoda Multilogam : Lampu ini digunakan untuk pengukuran beberapa logam sekaligus. Lampu katoda berfungsi sebagai sumber cahaya untuk memberikan energi sehingga unsur logam yang akan diuji, akan mudah tereksitasi. Cara pemeliharaan lampu katoda adalah jika setelah selesai digunakan, maka lampu dilepas dari soket pada main unit SSA.
2. Bagian atomisasi (Atomizer) Bagian ini untuk menghasilkan populasi atom bebas dari contoh. Sumber energi untuk menghasilkan atom bebas biasanya dengan pemanasan, umumnya dalam bentuk nyala udara atau asetilen. Gas asetilen pada SSA memiliki kisaran suhu ±20000K. Contoh dibuat menjadi suatu aerosol dimasukkan kedalam nyala, sedangkan posisi burner berada lurus dengan garis optik, sehingga cahaya tepat melewati nyala tempat terjadi penyerapan cahaya.
16
3. Monokromator Monokromator merupakan alat untuk mengisolasi panjang gelombang spesifik analit dari cahaya yang dipancarkan oleh HCL (Hollow Chatode Lamp), dapat mengubah sinar polikromatis yang dihasilkan oleh sumber cahaya menjadi dinar monokromatis dan mengisolasi sinar monokromatis tersebut kepanjang gelombang tetap yang sempit. Monokromator terbagi menjadi dua jenis yaitu prisma dan grating. Pada SSA ada dua jenis monokromator yaitu monokromator celah dan kisi difraksi yang dapat digunakan untuk mendapatkan resolusi yang terbaik (Mulja dan Surahman, 1995).
4. Detektor Suatu detektor akan menangkap sejumlah energi cahaya yang dihasilkan dari sumber cahaya dan telah melalui atom-atom analit, kemudian mengubahnya ke suatu bentuk satuan yang dapat diukur seperti arus listrik.
5. Penguat sinyal (Amplifier) Suatu penguat sinyal memperoleh sinyal masuk dari komponen detektor dan melalui peristiwa elektrik menghasilkan sinyal keluar yang berkali-kali lebih besar dari sinyal masuk.
6. Perekam data (Recorder) Bagian perekam data merupakan bagian yang paling mudah dimodifikasi untuk memudahkan pembacaan data dan penarikan kesimpulan dari analisis yang telah dilakukan, biasanya secara komputerisasi. Pada dasarnya, analisis kuantitatif dengan SSA adalah dengan mengubah contoh dan standar menjadi larutan, membandingkan respon alat standar, dan contoh serta menggunakan hasil perbandingan respon tersebut untuk mendapatkan konsentrasi akurat dari unsur yang diukur (Anonim, 2003).
2.8.2. Spektrofotometer UV-Vis Spektrofotometer adalah suatu instrumen untuk mengukur absorbs cahaya panjang gelombang tertentu oleh suatu atom atau molekul. Untuk daerah
17
ultraviolet sampai cahaya tampak, nilai panjang gelombang berkisar antara 160780 nm. Kemampuan suatu senyawa mampu menyerap radiasi sinar UV-Vis yaitu adanya spesi pengabsorbsi yang disebut dengan kromofor. Kromofor merupakan gugus fungsional yang dapat menyerap radiasi UV-Vis (Skoog et al, 2004). Aplikasi dari spektrofotometri UV-Vis, yaitu analisis kuantitatif senyawa organik dan anorganik, untuk analisis kualitatif tidak terlalu berguna karena spektrum yang dihasilkan cenderung mempunyai pita yang melebar sehingga informasi yang didapat sangat sedikit. Dalam analisis kuantitatif dilakukan pada panjang gelombang maksimum yaitu panjang gelombang yang menberikan absorbs terbesar (dapat ditentukan dari spektrum absorbsinya). Pada λmaks respon sinyal (absorbans) berada dalam kondisi maksimum sehingga akan memiliki sensitivitas yang baik dan limit deteksi yang rendah serta mereduksi kesalahan dalam pengukuran (Skoog et al, 2004). Instrumentasi Spektrofotometer secara sederhana terdiri dari sumber cahaya, monokromator, yang berfungsi sebagai penyeleksi cahaya dengan panjang gelombang (energi) tertentu, kompartemen sampel, detektor, dan pengukur intensitas cahaya (Skoog et al, 2004). Berikut penjelasan empat bagian penting dari spektrofotometer, yaitu: 1) Sumber Cahaya Sumber cahaya pada Spektrofotometer haruslah memiliki pancaran radiasi yang stabil dan intensitasnya tinggi. Sumber energi cahaya yang biasa untuk daerah tampak, ultraviolet dekat, dan inframerah dekat adalah sebuah lampu pijar dengan kawat terbuat dari wolfarm (tungsten). Lampu ini mirip dengan bola lampu pijar dengan biasa, daerah panjang gelombang (λ) adalah 350-2200 nm. Paling lazim adalah lampu tabung tidak bermuatan hidrogen 175 ke 375 atau 400 nm. Lampu hidrogen atau lampu deuterium digunakan untuk sumber pada daerah ultraviolet.
2) Monokromator Monokromator adalah alat yang berfungsi untuk menguraikan cahaya polikromatis
menjadi
beberapa
komponen
panjang
gelombang
tertentu
(monokromatis) yang berbeda (terdispersi). Ada dua macam monokromator, yaitu
18
prisma dan grating (kisi difraksi). Cahaya monokromatis ini dapat dipilih panjang gelombang tertentu yang sesuai untuk kemudian dilewatkan melalui celah sempit yang disebut slit. Ketelitian dari monokromatis dipengaruhi juga oleh lebar celah (slith width) yang dipakai.
3) Kuvet Kuvet Spektrofotometer adalah suatu alat yang digunakan sebagai tempat contoh atau cuplikan yang akan dianalisis. Kuvet biasanya terbuat dari kwarsa, kaca, plastik dengan bentuk tabung empat persegi panjang 1 x 1 cm dan tinggi 5 cm. Pada pengukuran di daerah ultraviolet dipakai kuvet kwarsa atau plexiglass, sedangkan kuvet dari kaca tidak dapat dipakai sebab kaca mengabsorbsi sinar UV. Semua macam kuvet dapat dipakai untuk pengukuran di daerah sinar tampak (visible).
4) Detektor Peranan detektor penerima adalah memberikan respon terhadap cahaya pada berbagai panjang gelombang. Detektor akan mengubah cahaya menjadi sinyal listrik yang selanjutnya akan ditampilkan oleh penampil data dalam bentuk jarum penunjuk atau angka digital. Detektor yang biasa digunakan untuk Spektrofotometer UV-Vis adalah detektor photo tube, Barrier Layer Cell, dan Photo Multiplier Tube. Spektrofotometer UV-Vis termasuk dalam spektroskopi absorbs. Prinsip dasarnya ialah penyerapan (absorbs) gelombang elektromagnetik yang dilewatkan pada sampel. Gelombang elektromagnetik yang digunakan pada daerah panjang gelombang 160-780 nm. Absorbansi yang diperoleh dari sampel setelah diukur, digunakan untuk membandingkan intensitas sinar yang dilalui menuju sampel (I) dengan intensitas sinar sebelum dilewatkan ke sampel (I0). Transmitan diperoleh dari rasio I/I0 dan absorban diperoleh dari nilai transmitan (Skoog et al, 2004).
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Balai Penelitian Ternak (BALITNAK), Ciawi, Bogor dan di Laboratorium PDAM Tirta Pakuan Bogor, Cipaku, Bogor. Dan dilaksanakan pada bulan Agustus sampai bulan Oktober 2012.
3.2. Bahan dan Alat Penelitian 3.2.1. Bahan Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sampel limbah lumpur PDAM Tirta Pakuan Bogor, HNO3, HCl, HClO4, NaOH, H2SO4, asam askorbat, FeSO4.7H2O, CdCl2.2H2O, Na2HPO, CuSO4.5H2O, MgSO4.6H2O, KCl, indikator Conway, dan akuades.
3.2.2. Alat Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah Spektrofotometer Serapan Atom (SSA), Spektrofotometer UV-Vis, gelas piala, gelas ukur, neraca analitik, labu didih, labu ukur, erlenmeyer, tabung reaksi, oven, pinggan aluminium, eksikator, pH meter, dan pipet ukur.
3.3. Pengambilan Sampel Pengambilan sampel ini dilakukan di tempat penampungan lumpur sedimen di PDAM Tirta Pakuan Bogor. Sampel diambil saat tidak hujan (A), dan saat hujan (B).
19
20
3.4.Parameter Uji Lumpur 3.4.1. Pengukuran pH Metode yang digunakan pada pengukuran pH adalah metode potensiometri dengan menggunakan pH meter yang sebelumnya telah dikalibrasi dengan buffer pH 7 lalu buffer 10. Setelah dikalibrasi, elektroda dimasukkan ke dalam gelas piala 100 ml yang berisi sampel. Nilai pH akan muncul pada alat dan dicatat hasilnya.
3.4.2. Penetapan Kadar Air Ditimbang 5 g contoh lumpur dalam pinggan aluminium yang telah diketahui bobotnya. Dikeringkan dalam oven pada suhu 105⁰C selama 3 jam. Diangkat pinggan dengan penjepit dan dimasukkan ke dalam eksikator. Setelah contoh dingin kemudian ditimbang menggunakan neraca analitik. Selanjutnya dipanaskan lagi dan didinginkan serta ditimbang sampai bobot tetap. 𝐵−𝐶 𝑋 100% 𝐵−𝐴 Ket : A = Bobot pinggan aluminium kosong KA % =
B = Bobot pinggan aluminium + sampel sebelum dioven C = Bobot pinggan aluminium + sampel setelah dioven
3.4.3. Preparasi Sampel Preparasi sampel dengan cara pengabuan : 1) Sebanyak 5 g contoh ditimbang kedalam cawan porselen, diabukan dalam tanur dengan suhu 550⁰C selama semalam. 2) Abu dalam cawan dimasukkan ke dalam piala gelas 100 ml, ditambahkan 25 ml HCl 1:3 begitu pula dilakukan hal yang sama terhadap blanko. 3) Piala gelas tersebut dipanaskan di atas pinggan pemanas sambil ditambahkan 2 tetes HNO3 pekat hingga volume 12,5 ml. 4) Larutan dimasukkan ke dalam labu ukur 100 ml dan diencerkan dengan akuades hingga tanda garis kemudian dikocok.
21
3.4.4. Analisis Secara SSA 1) Pembuatan Larutan Standar Pembuatan larutan stok Fe 100 ppm Ditimbang 0,4965 g FeSO₄.7H₂O kemudian dilarutkan kedalam labu ukur 1 liter dengan sekitar 100 ml air suling, kemudian dihomogenkan dan dihimpitkan dengan air suling sampai tanda tera.
Pembuatan larutan stok Mg 100 ppm Ditimbang 0,9400 g MgSO₄.6H₂O kemudian dilarutkan kedalam labu ukur 1 liter dengan sekitar 100 ml air suling, kemudian dihomogenkan dan dihimpitkan dengan air suling sampai tanda tera.
Pembuatan larutan stok Cu 100 ppm Ditimbang 0,1598 g CuSO4.5H2O kemudian dilarutkan kedalam labu ukur 1 liter dengan sekitar 100 ml air suling, kemudian dihomogenkan dan dihimpitkan dengan air suling sampai tanda tera.
Pembuatan larutan stok K 100 ppm Ditimbang 0,1907 g KCl kemudian dilarutkan kedalam labu ukur 1 liter dengan sekitar 100 ml air suling, kemudian dihomogenkan dan dihimpitkan dengan air suling sampai tanda tera.
Pembuatan larutan stok Cd 100 ppm Ditimbang 0,1951 g CdCl2.2H2O kemudian dilarutkan kedalam labu ukur 1 liter dengan sekitar 100 ml air suling, kemudian dihomogenkan dan dihimpitkan dengan air suling sampai tanda tera.
Pembuatan larutan stok P 100 ppm Ditimbang 0,4583 g Na2HPO4 kemudian dilarutkan kedalam labu ukur 1 liter dengan sekitar 100 ml air suling, kemudian dihomogenkan dan dihimpitkan dengan air suling sampai tanda tera.
22
2) Pembuatan Deret Standar Pembuatan deret standar Fe, Mg, Cu, K, P, dan Cd Larutan stok Fe, Mg, Cu, K, P, dan Cd 100 ppm kemudian dipipet 0;1;2;3;4;5 mL dengan menggunakan buret kedalam masing-masing labu ukur 100 mL kemudian dihomogenkan dan dihimpitkan dengan air suling sampai tanda tera. Diperoleh konsentrasi masing-masing larutan standar 0;1;2;3;4;5 ppm.
3) Pengukuran Konsentrasi Fe, Mg, Cu, K, dan Cd Menggunakan SSA Mengoptimalkan alat SSA sesuai petunjuk penggunaan alat kemudian mengukur masing-masing larutan standar yang telah dibuat pada panjang gelombang masing-masing logam. Nilai absorbansinya akan terlihat.
4) Pengukuran P Dipipet 0,5 ml sampel ke dalam tabung reaksi, kemudian ditambahkan 9,5 ml akuades (Pengenceran 20 kali) dan dikocok homogen. Lalu dipipet 2 ml sampel dan deret standar masing-masing dimasukkan ke dalam tabung reaksi, kemudian ditambahkan 10 ml larutan pereaksi pewarna P dan dikocok homogen. Dibiarkan selama 30 menit, lalu diukur absorbansinya dengan Spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang 693 nm.
3.4.5. Penetapan N Total Dengan Metode Kjeldahl 1) Destruksi sampel Ditimbang 1 g contoh, dimasukkan ke dalam tabung digestion. Ditambahkan 2 ml HClO4 dan 5 ml HNO3, didestruksi hingga suhu 350 ⁰C (3-4 jam). Destruksi selesai bila keluar uap putih dan didapat ekstrak jernih (sekitar 4 jam). Tabung diangkat, didinginkan dan kemudian ekstrak diencerkan dengan air bebas ion hingga tepat 50 ml. Kocok sampai homogen, dibiarkan semalam agar partikel mengendap. Ekstrak digunakan untuk pengukuran N dengan cara destilasi.
23
2) Pengukuran N dengan cara destilasi Dipindahkan secara kualitatif seluruh ekstrak contoh ke dalam labu didih (gunakan air bebas ion dan labu semprot). Tambahkan sedikit serbuk batu didih dan aquades hingga setengah volume labu. Disiapkan penampung untuk NH₃ yang dibebaskan yaitu erlenmeyer yang berisi 10 ml asam borat 1% yang ditambah tiga tetes indikator Conway (berwarna merah) dan dihubungkan dengan alat destilasi. Dengan gelas ukur, ditambahkan NaOH 40% sebanyak 10 ml ke dalam labu didih yang berisi contoh dan secepatnya ditutup. Didestilasi hingga volume penampung mencapai 50-75 ml (berwarna hijau). Destilat dititrasi dengan H₂SO₄ 0,050 N hingga warna merah muda. Catat volume titar contoh dan blanko.
Reaksi : (NH4)2SO4 + 2NaOH 2NH4OH 3NH3 + H3BO3
Na2SO4 + 2 NH4OH
2NH3 + 2H2O (NH4)3BO3
Perhitungan N Total :
N. total % =
𝑚𝑙 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙 − 𝑚𝑙 𝑏𝑙𝑎𝑛𝑘𝑜 𝑥 𝑁. 𝐻2 𝑆𝑂4 𝑥 100% 𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙 (𝑔)
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Pengambilan Sampel Pengambilan sampel penelitian ini dilakukan dua kali sampling yaitu pada saat tidak hujan (Lumpur A) dan lumpur pada saat hujan (Lumpur B). Sampel diambil pada unit filtrasi di Instalasi Pengolahan Air Dekeng PDAM Tirta Pakuan Kota Bogor.
4.2. Hasil Pengukuran pH Nilai pH pada lumpur A didapat sebesar 7,20 sedangkan lumpur B sebesar 7,13. Maka dapat disimpulkan bahwa pH lumpur buangan hasil pengolahan air PDAM Tirta Pakuan Bogor dalam kondisi netral.
4.3. Penetapan Kadar Air Pada penetapan kadar air sampel lumpur A (saat tidak hujan) ini didapat 67,62% sedangkan lumpur B (saat hujan) didapat 50,68%. Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa pada saat banyak hujan kadar air lebih sedikit dibandingkan pada saat tidak hujan karena pada saat banyak hujan keadaan lumpur semakin kental atau lebih banyak akibat air baku yang keruh yang dilalui dengan proses koagulasi dan flokulasi sehingga volume lumpur bertambah banyak.
4.4. Hasil Analisis Inlet Pengolahan Limbah Air PDAM Tirta Pakuan Bogor Data hasil analisis inlet limbah air PDAM diuji beberapa parameter dengan membandingkan berdasarkan keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor : KEP-58/MENLH/12/1995 dapat dilihat pada Tabel 1.
23
24
Tabel 1. Hasil Analisis Inlet Pengolahan Limbah Air PDAM Tirta Pakuan Bogor No. Parameter Satuan Hasil 1. pH 5,99 2. Besi (Fe) mg/L <0,010 3. Tembaga (Cu) mg/L <0,2 4. Kadmium (Cd) mg/L <0,001 *KEPMENLH No. Kep-58/MENLH/12/1995
Standar* 6-9 10 3 0,1
4.5. Hasil Analisis Lumpur 4.5.1. Hasil Analisis Fe Hasil analisis kadar Fe dengan menggunakan Spektrofotometer Serapan Atom dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2. Hasil Analisis Fe Lumpur Hasil Analisis (µg/g) Rata-rata (µg/g) 1 2 Lumpur A 82,0 84,0 83,0 Lumpur B 38,4 30,8 34,6 Ket : Lumpur A = Pengambilan lumpur saat tidak hujan Sampel
Lumpur B = Pengambilan lumpur saat hujan Dari Tabel 2 dapat diketahui bahwa kadar unsur Fe pada lumpur A dengan rata-rata 83,0 µg/g lebih banyak dibandingkan pada lumpur B dengan rata-rata 34,6 µg/g. Menurut Wahyu (2008) Sumber Fe dalam air permukaan berasal dari tanah dan pelarutan dari mineral-mineral antara lain: mineral hematite (Fe2O3), magnetit (Fe3O4). Besi merupakan salah satu unsur hara mikro esensial bagi tanaman karena walaupun diperlukan dalam jumlah relatif sedikit, tetapi sangat besar peranannya dalam metabolisme di dalam tanaman, juga dapat merusak bila dijumpai dalam jumlah banyak (Cottenie, 1993). Menurut Sirappa (2002), unsur besi dibutuhkan dalam jumlah sedikit dan sangat dibutuhkan tanaman dalam pembentukan klorofil, berperan pada proses-proses fisiologis tanaman seperti proses pernapasan, selain itu besi berfungsi sebagai aktifator dalam proses biokimia didalam tanaman, dan pembentuk beberapa enzim. Gejala kekurangan besi pada tanaman dapat menimbulkan korosi, lembaran daun menjadi kuning/pucat. Dalam jumlah tertentu besi menjadi racun bagi tanaman. Besi tersedia dalam tanah berkisar 2-150 ppm. Dan kebutuhan normal tanaman berkisar 40-250 ppm.
25
4.5.2. Hasil Analisis Mg Hasil analisis kadar Mg dengan menggunakan Spektrofotometer Serapan Atom dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3. Hasil Analisis Mg Lumpur Sampel Lumpur A Lumpur B
Hasil Analisis (µg/g) 1 2 580,0 504,8 810,6 1263,2
Rata-rata (µg/g) 542,4 1036,9
Dari Tabel diatas dapat diketahui bahwa kandungan unsur Mg didalam lumpur A dan dengan kadar rata-rata sebesar 542,4 µg/g dan pada lumpur B sebesar 1036,9 µg/g. Kandungan Mg banyak dihasilkan dari tanah dan tanaman, juga dari proses dekomposisi limbah domestik berupa sisa sayuran yang terurai oleh air baku selama perjalanan disepanjang sungai. Unsur Mg merupakan unsur hara sedang (sekunder), yaitu unsur hara yang dibutuhkan dalam jumlah sedang, peranan Mg adalah sebagai komponen klorofil dan kofaktor dalam tanaman (Murbandono, 2001). Unsur Mg merupakan bagian pembentuk klorofil, oleh karena itu kekurangan Mg yang tersedia bagi tanaman akan menimbulkan gejala – gejala yang tampak pada bagian daun, terutama pada daun tua. Defisiensi Mg menimbulkan pengaruh pula pada pertumbuhan biji, bagi tanaman yang banyak menghasilakn biji hendaknya diperhatikan pemupukannya dengan MgSO4, MgCO3 dan Mg(OH)2 (Rizal, 2012).
4.5.3. Hasil Analisis Cu Hasil analisis kadar Cu dengan menggunakan Spektrofotometer Serapan Atom dapat dilihat pada Tabel 4. Tabel 4. Hasil Analisis Cu Lumpur Sampel Lumpur A Lumpur B
Hasil Analisis (µg/g) 1 2 7,4 10,4 6,2 9,2
Rata-rata (µg/g) 8,9 7,7
Dari Tabel tersebut kadar Cu pada lumpur A dan lumpur B tidak jauh beda didapat dengan rata-rata 8,9 µg/g dan 7,7 µg/g. menurut Lahuddin (2007), Cu
26
bersumber dari hasil pelapukan atau pelarutan mineral yang terkandung dalam bebatuan, tembaga juga berasal dari buangan bahan yang mengandung tembaga seperti industri galangan kapal, industri pengolahan kayu, dan limbah domestik. Cu merupakan unsur hara mikro yang dibutuhkan tanaman sangat sedikit. Dalam konsentrasi tinggi maka tembaga akan bersifat racun, tapi dalam jumlah sedikit, tembaga merupakan nutrien yang penting bagi kehidupan manusia dan tanaman (Palar, 1994).
4.5.4. Hasil Analisis K Hasil analisis K dengan menggunakan Spektrofotometer Serapan Atom dapat dilihat pada Tabel 5. Tabel 5. Hasil Analisis K Lumpur Sampel Lumpur A Lumpur B
Hasil Analisis (µg/g) 1 2 73,2 65,8 56,6 48,2
Rata-rata (µg/g) 69,5 52,4
Dari data diatas kadar K pada lumpur A lebih besar dengan rata-rata sebesar 69,5 µg/g dibandingkan dengan lumpur B dengan rata-rata sebesar 52,4 µg/g, dengan perbandingan tersebut pada lumpur A banyak mengandung unsur K, sedangkan pada lumpur B lebih rendah karena mengalami pengenceran akibat air hujan. Kalium dalam perairan alami Unsur K merupakan unsur hara yang dibutuhkan dengan kadar makro oleh tanaman dan dapat membantu sebagai pembenah tanah. Kalium dalam perairan alami relatif rendah konsentrasinya, namun sebagian besar Kalium tanah yang larut akan tercuci atau tererosi dan terbawa oleh air hujan (Rusmarkan dan Yuwono, 2002).
4.5.5. Hasil Analisis P Hasil analisis P dengan menggunakan Spektrofotometer dapat dilihat pada Tabel 6.
27
Tabel 6. Hasil Analisis P Lumpur Sampel Lumpur A Lumpur B
Hasil Analisis (µg/g) 1 2 43,4 42,4 28,4 16,4
Rata-rata (µg/g) 42,9 22,4
Data diatas menunjukkan kadar P pada lumpur A sebesar 42,9 µg/g dan pada lumpur B sebesar 22,4 µg/g. Kadar P pada lumpur A sangat tinggi kemungkinan karena air baku kaya akan kandungan fosfor, karena banyaknya sumber seperti ketersediaan dari alam dan ranting pohon yang terurai pada air sungai. Unsur P merupakan unsur hara makro yang dibutuhkan dalam jumlah banyak. Seperti kita ketahui unsur P berperan penting dalam merangsang pembungaan dan dapat meningkatkan ketahanan terhadap gangguan hama dan penyakit pada tanaman. Salah satu sumber Fosfor adalah dari hanyutan pupuk, limbah domestik, dan mineral fosfat dari alam (Saeni, 1989).
4.5.6. Hasil Analisis N Total Hasil analisis kandungan N total dengan menggunakan metode Kjeldahl pada lumpur A sebesar 0,0348 % sedangkan pada lumpur B didapat sebesar 0,027 %. N merupakan unsur hara makro yang sangat dibutuhkan tanaman dalam jumlah banyak. Peranan unsur N dalam tanaman sangat penting yaitu untuk merangsang pertumbuhan dan meningkatkan jumlah dan volume buah. Menurut Hardjowigeno (2003) sumber N berasal dari atmosfer sebagai sumber primer, dan lainnya berasal dari aktifitas didalam tanah sebagai sumber sekunder. Fungsi N didalam tanah yaitu dapat memperbaiki pertumbuhan vegetatif tanaman, namun jika kelebihan N akan terjadi gejala yaitu kematangan tanaman terhambat, dan dapat mengurangi daya tahan tanaman terhadap penyakit.
4.5.7. Hasil Analisis Cd Hasil analisis kadar Cd dengan menggunakan Spektrofotometer Serapan Atom dapat dilihat pada Tabel 7.
28
Tabel 7. Hasil Analisis Cd Lumpur Hasil Analisis (µg/g) 1 2 Lumpur A 2 2 Lumpur B 0,00 0,00 Ket : TTD = tidak terdeteksi Sampel
Rata-rata (µg/g) 2 TTD
Dari Tabel diatas didapat kadar Cd pada lumpur A dengan rata-rata sebesar 2 µg/g dan pada lumpur B tidak terdeteksi, artinya tidak ada kandungan Cd didalamnya. Menurut Lahuddin (2007) masuknya Cd pada perairan kemungkinan akibat penggunaan pestisida, dan pupuk fosfat pada pertanian yang terbawa oleh aliran sungai yang digunakan sebagai air baku untuk proses pengolahan air. Menurut Laws (1981), kadmium merupakan salah satu logam yang mempunyai sifat beracun, karena Cd adalah salah satu jenis logam yang tidak diperlukan oleh suatu organisme.
4.5.8. Data Analisis Lumpur PDAM Pada hasil analisis lumpur setiap parameter yang diuji dapat disimpulkan pada Tabel dibawah ini. Tabel 8. Data Analisis Lumpur PDAM Parameter
Hasil Pengujian Outlet filtrasi Inlet Pengolahan Air Limbah Lumpur A Lumpur B
pH Besi (Fe) 5,9 Magnesium <0,010 mg/L (Mg) Tembaga (Cu) <0,2 mg/L Kalium (K) Fosfor (P) Nitrogen (N) total <0,001 mg/L Kadmium (Cd) Ket : TTD = tidak terdeteksi
7,20 83 µg/g 542,4 µg/g 8,9 µg/g 69,5 µg/g 42,9 µg/g 0,0348 % 2,0 µg/g
7,13 34,6 µg/g 1036,9 µg/g 7,7 µg/g 52,4 µg/g 22,4 µg/g 0,027 % TTD
Metode Analisis
pH Meter SSA SSA SSA SSA Spektrofotometer Kjeldahl SSA
(-) = tidak dianalisis Kemudian dibuat grafik pada semua parameter yang digunakan untuk mengukur nilai atau kadar masing-masing parameter uji lumpur dapat dilihat pada Gambar 1.
29
1200 ppm (µg/g)
1000 800 600 400 200 0
Fe
Mg
Cu
K
Cd
P
Lumpur A
83
542.4
8.9
69.5
2.0
42.9
Lumpur B
84.6
1036.9
7.7
52.4
0.0
22.4
Gambar 1. Grafik Analisis Lumpur PDAM Pada grafik diatas menunjukkan bahwa konsentrasi yang tertinggi, yaitu konsentrasi Mg sebesar 1036,9 µg/g pada lumpur B, dan konsentrasi Mg sebesar 542,4 µg/g pada lumpur A. Menurut M. Yazid, banyaknya kandungan Mg kemungkinan berasal dari tanah, tanaman, dan juga dari proses dekomposisi limbah domestik berupa sisa sayuran dan tanaman yang terurai oleh air permukaan. Kemudian konsentrasi terkecil yaitu kadar Cd pada lumpur A sebesar 2,0, sedangkan pada lumpur B tidak terdeteksi. Cd merupakan salah satu logam berat yang sifatnya beracun karena Cd tidak dibutuhkan oleh suatu organisme (Laws, 1981). Menurut Lahuddin, (2007) penambahan Cd pada perairan terjadi melalui penggunaan pupuk fosfat, pupuk kandang, dan dari buangan industri yang menggunakan bahan bakar batubara yang terbawa oleh air hujan sehingga masuk kedalam perairan.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan Berdasarkan hasil pengujian dan pengolahan data yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa lumpur dari proses pengolahan air di PDAM Tirta Pakuan Bogor, dapat dimanfaatkan sebagai bahan campuran pupuk organik. Hal ini dapat dilihat dari kandungan unsur hara makro dan mikro yang terdapat pada kadar Fe pada lumpur A sebesar 83 µg/g dan lumpur B sebesar 34,6 µg/g. Kadar Mg pada lumpur A sebesar 543,4 µg/g dan lumpur B sebesar 1.036,9 µg/g. Kadar Cu pada lumpur A sebesar 8,9 µg/g dan lumpur B sebesar 7,7 µg/g. Kadar K, yaitu 69,5 µg/g pada lumpur A dan 52,4 µg/g pada lumpur B. Kandungan P pada lumpur A sebesar 42,9 µg/g dan lumpur B sebesar 22,4 µg/g. Sedangkan N total lumpur A sebesar 0,0348 % sedangkan pada lumpur B didapat sebesar 0,027 %.
5.2. Saran Lumpur hasil pengolahan air di PDAM Tirta Pakuan Bogor baik digunakan untuk bahan campuran pupuk. Selain itu, lumpur tersebut juga mengandung Cd sebesar 2,0 µg/g pada lumpur A, sedangkan pada lumpur B tidak terdeteksi. maka jika akan dimanfaatkan sebagai bahan campuran pupuk masih memerlukan perlakuan khusus seperti menurunkan kandungan logam tersebut jika melebihi standar.
30
DAFTAR PUSTAKA
Ahmad, R. 2004. Kimia Lingkungan. Yogyakarta Alaerts, G. dan S.S.Santika. 1984. Metode Penelitian Air. Usaha Nasional. Surabaya. Anas, I. 1989. Biologi Tanah Dalam Praktik. Depdikbud, Dikti, PAU Bioteknologi IPB, Bogor. Alloway, B. J. 1995. Heavy Metals in Soils Second Edition. Blackie Academic and Professional An Imprint of Chapman and Hall. Glasgow. Atang. 2006. Penuntun Praktikum Analisis Tanah. Bogor : Institut Pertanian Bogor. BALITNAK. 2010. Prosedur Standar Operasional Analisis. Ciawi, Bogor. Buckman, H. 1974. Sifat dan Ciri Tanah. Bogor : Institut Pertanian Bogor. Cottenie, A. 1983. Trace Elements In Agriculture and In The Environment. Laboratory of Analytical and Agrochemistry. Faculty of Agriculture, State University of Ghent, Belgium. Darmono. 1995. Logam Dalam Sistem Bologi Makhluk Hidup. UI-Press. Jakarta. Djayadiningrat, S. (ed.). Kualitas Lingkungan Hidup Indonesia 1992: 20 tahun Stockhoholm. Kantor Meneg KLH. Hardjowigeno. 1989. Ilmu Tanah. Departemen Balai Penelitian Tanah. Bogor. Iqbal, H. Z. and M.A. Qodir. 1990. AAS determination of Lead and Cadmium in Leaves Polluted by Vehicles Exhoust. Interface. Juornal Environmental Analytic Chemistry. 38 (4) : 533 – 538 Jenie, B. S. L. dan W. P. Rahayu. 1993. Penanganan Limbah Industri Pangan. Kanisius. PT Gramedia Pustaka Utama. Jakarta. Kemmer, F. N. 1985. The Nalco Water Handbook, second edition. New York: Mc Graw Hill. Khopkar, 1990, Konsep Dasar Kimia Analitik. UI Press, Jakarta. Laboratorium PDAM Tirta Pakuan Kota Bogor. 2007. Standar Operation Procedure. PDAM Tirta Pakuan. Bogor. Lahuddin, 2007. Logam Berat. Sumatera Utara
31
32
Laws, E. A. 1981. Aquatic Pollution. New York : John Wiley and Sons Inc. Mary, S dan Azikin. 2003. Penanganan Lumpur Instalasi Pengolahan Air Somba Opu. Sulawesi Selatan. Muhammad, Y. F. 2010. Unsur Hara Makro dan Mikro. Jakarta Muhklis dan Fauzi, 2003. Pergerakan Unsur Hara Nitrogen Dalam Tanah. USU Press, Sumatera Utara. Mulja, M., dan Surahman. 1995. Analisis Instrumental. Airlangga University Prees, Surabaya. Murbandono, L. 2001. Membuat Kompos, Edisi Revisi. Penebar Swadaya, Jakarta. Murthado, D dan E.G. Said. 1987. Penanganan dan Pemanfaatan Limbah Padat. PT. Mediyatama Sarana Perkasa, Jakarta. Palar, H.. 1994. Pencemaran dan Toksikologi Logam Berat. PT. Jakarta: Rineka Cipta. Jakarta. PDAM. 2012. Informasi Penggunaan Air Bersih. Bogor Permentan No. 02/Pert/HK.060/2/2006. Pupuk Organik dan Pembenah Tanah. Rusmarkan, A. dan Yuwono, N. W. 2002. Ilmu Kesuburan Tanah. Kanisius. Yogyakarta. Saeni, M.S. 1989. Kimia Lingkungan. Bogor : Pusat Antar Universitas Ilmu Hayat-DIKTI. Skoog, D. A, West D. M, Holler F. J, Crouch S. R. 2004. Fundamentals of Analytical Chemistry eighth edition. UK : Thomson Brooks. Sugiharto. 1987. Dasar-dasar Pengolahan Air Limbah. Universitas Indonesia Press. Jakarta. Sukardjo. 1990. Kimia Anorganik. Jakarta : Rineka Cipta Tejoyuwono. 2006. Peranan Pupuk Dalam Pembangunan Pertanian. Fakultas Pertanian UGM : Yogyakarta. Thopick, 2008. Sumber Magnesium. Jakarta Underwood, A. L dan R. A. Day. Jr. 1981. Analisis Kimia Kuantitatif. Erlangga. Jakarta. Vogel AI. 1985. Analisis Anorganik Kuantitatif Mineral Makro dan Semimikro. Jakarta: Kalman Media Pustaka.
33
Yazid. M. 2003. Kajian Pemanfaatan Sludge IPAL Kota Yogyakarta Sebagai Pupuk Organik Ditinjau Dari Hasil Analisis Unsur Nutrien Tanaman. Puslitbang
Teknologi
Maju,
BATAN.
Yogyakarta.
LAMPIRAN
Lampiran 1. Diagram Alir Proses Pengolahan Air di PDAM Tirta Pakuan Bogor
Sungai Cisadane Sungai Cisadane
Intake Sungai Cisadane
Penyaringan Awal
Prasedimentasi
Koagulasi
Flokulasi
Sedimentasi
Aerasi
Filtrasi
Desinfeksi
Pengambilan Sampel Lumpur Analisis Lumpur
Reservoar
34
Lampiran 2. Diagram Alir Analisis Lumpur PDAM Tirta Pakuan Bogor
Sampel Lumpur
Uji Pendahuluan : 1. Pengukuran pH 2. Penetapan Kadar Air
Preparasi Sampel
Analisis Spektrofotometer UVVis : Penetapan P
Analisis Secara SSA :
Metode Kjedahl :
Mg, Cu, Fe, K, Cd
Penetapan N Total
35
Lampiran 3. Pengukuran Sampel Dengan SSA Larutan standar masing-masing Fe, Mg, Cu, K, dan Cd 1000 ppm
Masing-masing dipipet sebanyak 100 ml, dimasukkan ke dalam labu 1 L, dan ditambahkan aquadest sampai tanda tera.
Larutan stok standar Mg, Cu, Fe, K, dan Cd 100 ppm
Dipipet 0; 1; 2; 3; 4; 5 ml ke dalam masing-masing labu ukur 100 ml
Larutan standar Mg, Cu, Fe, K, Cd 0; 1; 2; 3; 4; 5 ppm
Sampel
Diukur menggunakan SSA pada masing-masing panjang gelombang
Diperiksa konsentrasi Mg, Cu, Fe, K, Cd
36
Lampiran 4. Penetapan P Dengan Spektrofotometer UV-Vis
Dipipet 0,5 ml sampel
Ditambah 9,5 ml akuades (pengenceran 20 kali)
Dipipet 2 ml sampel dan deret standar masing-masing
Ditambah 10 ml larutan pewarna P, dikocok homogen (Dibiarkan 30 menit)
Diukur absorbansinya dengan Spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang 693 nm.
37
Lampiran 5. Penetapan N Total
Ditimbang 1 g contoh, dan dimasukkan ke dalam tabung digestion Ditambahkan 2 ml HClO4 dan 5 ml HNO3
Didestruksi hingga suhu 350⁰C (3-4 jam)
Tabung diangkat, didinginkan, kemudian ekstrak diencerkan dengan air bebas ion hingga tepat 50 ml.
Dikocok sampai homogen, dibiarkan semalam
Ekstrak dimasukkan ke dalam labu didih
Ditambahkan sedikit serbuk batu didih dan akuades hingga setengah volume labu
Disiapkan erlenmeyer yang berisi 10 ml asam borat 1% dan tiga tetes indikator Conway selanjutnya dihubungkan dengan alat destilasi
Ditambahkan NaOH 40% sebanyak 10 ml ke dalam labu didih
Didestilasi hingga volume penampung mencapai 50-75 ml
Destilat dititrasi dengan H₂SO₄ 0,050 N hingga warna merah muda
38
Lampiran 6. Hasil Pengukuran Lumpur Pengolahan Air PDAM Tirta Pakuan Bogor.
Hasil Pengujian Parameter
Inlet Pengolahan
Lumpur A
Lumpur B
Metode Analisis
Air Limbah pH Besi (Fe)
5,9
7,20
Magnesium
<0,010 mg/L
83 µg/g
(Mg)
-
542,4 µg/g
Tembaga (Cu)
<0,2 mg/L
8,9 µg/g
Kalium (K)
-
69,5 µg/g
Fosfor (P)
-
42,9 µg/g
Nitrogen (N)
-
0,0348 %
total
<0,001 mg/L
2,0 µg/g
Kadmium (Cd)
7,13 34,6 µg/g 1036,9 µg/g 7,7 µg/g 52,4 µg/g 22,4 µg/g 0,027 % TTD
pH Meter SSA SSA SSA SSA Spektrofotometer Kjeldahl SSA
Ket : TTD = tidak terdeteksi (-) = tidak dianalisis
39
Lampiran 7. Data Absorbansi Larutan Standar Fe
Konsentrasi
Absorbansi
0
0,0027
1
0,0349
2
0,0631
3
0,0945
4
0,1201
5
0,1355
Absorbansi Standar Fe 0.1600
y = 0.027x + 0.007 R² = 0.989
0.1400 0.1200 0.1000
Absorbansi Standar Fe
0.0800 0.0600
Linear (Absorbansi Standar Fe)
0.0400 0.0200 0.0000 0
2
4
6
Diketahui : Persamaan linier: y = 0,027x + 0,007 Slope
= 0,027
Intersep
= 0,007
R2
= 0,989
40
Lampiran 8. Data Absorbansi Larutan Standar Mg
Konsentrasi Absorbansi 0
0,0021
10
0,1998
20
0,4081
30
0,6020
40
0,7611
50
0,9698
Absorbansi Standar Mg 1.2000
y = 0.019x + 0.010 R² = 0.998
1.0000 0.8000 0.6000
Absorbansi Standar Mg
0.4000
Linear (Absorbansi Standar Mg)
0.2000 0.0000 0
20
40
60
Diketahui : Persamaan linier: y = 0,019x+0,010 Slope
= 0,019
Intersep
= 0,010
R2
= 0,998
41
Lampiran 9. Data Absorbansi Standar Cu
Konsentrasi
Absorbansi
0
0,0006
1
0,0687
2
0,1380
3
0,1990
4
0,2573
5
0,3150
Absorbansi Standar Cu 0.3500
y = 0.062x + 0.006 R² = 0.998
0.3000 0.2500
Absorbansi Standar Cu
0.2000 0.1500
Linear (Absorbansi Standar Cu)
0.1000 0.0500 0.0000 0
2
4
6
Diketahui : Persamaan linier: y = 0,062x + 0,006 Slope
= 0,062
Intersep
= 0,006
R2
= 0,998
42
Lampiran 10. Data Absorbansi Standar K
Konsentrasi Absorbansi 0
0,0000
0,2
0,0809
0,6
0,1811
0,8
0,2281
1
0,2868
2
0,5377
Absorbansi Standar K 0.6000
y = 0.263x + 0.017 R² = 0.997
0.5000 0.4000
Absorbansi Standar K 0.3000 Linear (Absorbansi Standar K)
0.2000 0.1000 0.0000 0
0.5
1
1.5
2
2.5
Diketahui : Persamaan linier: y = 0,263x + 0,017 Slope
= 0,263
Intersep
= 0,017
R2
= 0,997
43
Lampiran 11. Data Absorbansi Larutan Standar P
Konsentrasi Absorbansi 0
0,0000
1
0,0840
2
0,1760
3
0,2630
4
0,3550
6
0,5200
Absorbansi Standar P 0.6000
y = 0,087x + 0,001 R² = 0,999
0.5000 0.4000
Absorbansi Standar P 0.3000 Linear (Absorbansi Standar P)
0.2000 0.1000 0.0000 0
2
4
6
8
Diketahui : Persamaan linier: y = 0,087x + 0,001 Slope
= 0,087
Intersep
= 0,001
R2
= 0,999
44
Lampiran 12. Data Absorbansi Larutan Standar Cd
Konsentrasi
Absorbansi
0
0,0010
1
0,2512
2
0,4877
3
0,7155
4
0,9430
5
1,1484
Absorbansi Standar Cd 1.4000
y = 0.229x + 0.016 R² = 0.999
1.2000 1.0000
Absorbansi Standar Cd
0.8000 0.6000
Linear (Absorbansi Standar Cd)
0.4000 0.2000 0.0000 0
2
4
6
Diketahui : Persamaan linier: y = 0,229x + 0,016 Slope
= 0,229
Intersep
= 0,016
R2
= 0,999
45
Lampiran 13. Contoh Perhitungan Kadar Fe
Diketahui : Slope
: 0,027
Intersep
: 0,007
Volume larutan preparasi sampel : 100 ml Bobot sampel lumpur
:5g
Absorbansi pada sampel lumpur A1 = 0,0192 Konsentrasi (x) =
𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏𝑎𝑛𝑠𝑖
𝑦 − 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑠𝑒𝑝
x=
𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏𝑎𝑛𝑠𝑖
x=
0,1177 − 0,007
𝑠𝑙𝑜𝑝𝑒 𝑦 − 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑠 𝑒𝑝
𝑠𝑙𝑜𝑝𝑒 0,027
x = 4,1 ppm Kadar Fe
= 4,1 𝑝𝑝𝑚5 𝑥𝑔100 𝑚𝑙 = 82 ppm
Absorbansi pada sampel lumpur A2 = 0,1207 Konsentrasi (x) =
𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏𝑎𝑛𝑠𝑖
𝑦 − 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑠𝑒𝑝
x=
𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏𝑎𝑛𝑠𝑖
x=
0,1207 − 0,007
𝑠𝑙𝑜𝑝𝑒 𝑦 − 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑠𝑒𝑝
𝑠𝑙𝑜𝑝𝑒 0,027
x = 4,2 ppm Kadar Fe
=
4,2 𝑝𝑝𝑚 𝑥 100 𝑚𝑙 5𝑔
= 84 ppm
46
Rata-rata ppm sampel lumpur A
=
𝑝𝑝𝑚 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙 𝐴1+ 𝑝𝑝𝑚 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙 𝐴2 2
Rata-rata ppm sampel A =
82+ 84 2
Rata-rata ppm sampel A = 83 ppm
Tabel 9. Data Analisis Konsentrasi Masing-masing Logam Parameter Logam Fe
Mg
Cu
K
Cd
P
Ulangan
mg/L
µg/g
A1 A2 B1 B2 A1 A2 B1 B2 A1 A2 B1 B2 A1 A2 B1 B2 A1 A2 B1 B2 A1 A2 B1 B2
4,1 4,2 1,92 1,54 29,00 25,24 40,53 63,16 0,37 0,52 0,31 0,46 3,66 3,29 2,83 2,41 0,10 0,10 TTD TTD 2,17 2,12 1,42 0,82
82,0 84,0 38,4 30,8 580,0 504,8 810,6 1263,2 7,4 10,4 6,2 9,2 73,2 65,8 56,6 48,2 2,0 2,0 TTD TTD 43,4 42,4 28,4 16,4
47
Lampiran 14. Data Perhitungan Kadar Air
Diketahui Lumpur A : Bobot pinggan kosong
= 1,4457 g
Bobot sampel sebelum dioven = 4,9930 g Bobot sampel setelah dioven = 1,6168 g 𝐵−𝐶 𝑋 100% 𝐵−𝐴 6,4387 − 3,0625 = 𝑋 100% = 67,62 % 6,4387 − 1,4457
KA % =
Diketahui Lumpur B : Bobot pinggan kosong
= 2,2849 g
Bobot sampel sebelum dioven = 5,0580 g Bobot sampel setelah dioven = 2,4945 g 𝐵−𝐶 𝑋 100% 𝐵−𝐴 7,3429 − 4,7794 = 𝑋 100% = 50,76 % 7,3429 − 2,2849
KA % =
Ket : A = Bobot pinggan aluminium kosong B = Bobot pinggan aluminium + sampel sebelum dioven C = Bobot pinggan aluminium + sampel setelah dioven
48
Lampiran 15. Data Perhitungan N Total
Diketahui : Volume titran A= 0,52 ml Volume titran B = 0,46 ml N H2SO4
= 0,0505 N
Bobot contoh A = 1,0755 g Bobot contoh B = 1,1724 g
𝑁. 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 % 𝐴 =
=
𝑚𝑙 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙 − 𝑚𝑙 𝑏𝑙𝑎𝑛𝑘𝑜 𝑥 𝑁. H2 SO4 𝑥 100 % 𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙 (𝑔)
0,52 𝑥 0,014 𝑥 0,0505 𝑋 100 % 1,0755
= 0,034 % 𝑁. 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 % 𝐴 =
=
𝑚𝑙 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙 − 𝑚𝑙 𝑏𝑙𝑎𝑛𝑘𝑜 𝑥 𝑁. H2 SO4 𝑥 100 % 𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙 (𝑔)
0,46 𝑥 0,014 𝑥 0,0505 𝑋 100 % 1,1724
= 0,027 %
49
Lampiran 16. Hasil Analisis Air Baku PDAM Tirta Pakuan Bogor
Parameter
Satuan
Hasil
Baku Mutu*
Analisis
Gol.1
8,52
6-9
SNI.06-6989-11-2004
Metode Uji/Teknik
pH Besi (Fe) Tembaga
mg/liter
0,93
5
APHA.3120B-2005
(Cu)
mg/liter
<0,002
2
APHA.3120B-2005
Kadmium
mg/liter
<0,0004
0,05
APHA.3120B-2005
(Cd) *Baku mutu menurut Kep. Men. LH Nomor: KEP. 51/MENLH/10/1995/Gubernur DT. I Jawa Barat No. 6 Th. 1999
50
