PENCEMARAN AIR & PENGOLAHAN AIR LIMBAH

PENCEMARAN AIR & PENGOLAHAN AIR LIMBAH



Undang-Undang Republik Indonesia Nomor 19 Tahun 2002 Tentang Hak Cipta Lingkup Hak Cipta Pasal 2 1. Hak Cipta merupakan hak eksklusif bagi Pencipta atau Pemegang Hak Cipta untuk mengumumkan atau memperbanyak Ciptaannya, yang timbul secara otomatis setelah suatu ciptaan dilahirkan tanpa mengurangi pembatasan menurut peraturan perundang-undangan yang berlaku. Ketentuan Pidana Pasal 72 1. Barang siapa dengan sengaja melanggar dan tanpa hak melakukan perbuatan sebagaimana dimaksud dalam Pasal 2 Ayat (1) atau Pasal 49 Ayat (1) dan Ayat (2) dipidana dengan penjara masing-masing paling singkat 1 (satu) bulan dan/atau denda paling sedikit Rp 1.000.000,00 (satu juta rupiah), atau pidana penjara paling lama 7 (tujuh) tahun dan/atau denda paling banyak Rp 5.000.000.000,00 (lima miliar rupiah). 2. Barang siapa dengan sengaja menyiarkan, memamerkan, mengedarkan atau menjual kepada umum suatu ciptaan atau barang hasil pelanggaran hak cipta atau hak terbit sebagai dimaksud pada Ayat (1) dipidana dengan pidana penjara paling lama 5 (lima) tahun dan/atau denda paling banyak Rp. 500.000.000,00 (lima ratus juta rupiah).

ii

PENCEMARAN AIR & PENGOLAHAN AIR LIMBAH

Wayan Budiarsa Suyasa

Udayana University Press 2015

iii

PENCEMARAN AIR & PENGOLAHAN AIR LIMBAH Penulis: Wayan Budiarsa Suyasa Penyunting: Jiwa Atmaja Cover & Ilustrasi: Repro Design & Lay Out: I Wayan Madita Diterbitkan oleh: Udayana University Press Kampus Universitas Udayana Denpasar Jl. P.B. Sudirman, Denpasar - Bali Telp. (0361) 255128 [email protected] http://penerbit.unud.ac.id Cetakan Pertama: 2015, x + 142 hlm, 15 x 23 cm ISBN: Hak Cipta pada Penulis. Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang : Dilarang mengutip atau memperbanyak sebagian atau seluruh isi buku ini tanpa izin tertulis dari penerbit.

iv

PRAKATA

P

ertumbuhan Penduduk dan pembangunan diikuti oleh peningkatan berbagai aktivitas dan kegiatan usaha untuk memenuhi kebutuhan manusia. Tidak dapat dihindari, dampak ikutan dari peningkatan pembangunan tersebut adalah timbulnya limbah yang berdampak pada terjadinya peningkatan pencemaran. Aktivitas produksi yang akan menghasilkan produk yang diinginkan dan hasil samping yang tidak dapat dihindari sebagai beban pengelolaan.Limbah adalah buangan yang dihasilkan dari suatu proses produksi baik industri maupun domestik (rumah tangga) yang keberadaannya pada suatu saat dan tempat tertentu tidak dikehendaki lingkungan karena tidak memiliki nilai ekonomis. Air limbah yang tidak dikelola akan menimbulkan dampak yang luar biasa pada perairan, khususnya sumber daya air. Kelangkaan sumber daya air pada masa mendatang dan bencana alam semisal erosi, banjir, dan kepunahan ekosistem perairan tidak pelak lagi dapat terjadi apabila kaum akademisi tidak peduli terhadap permasalahan tersebut. Sumberdaya air selain merupakan sumber daya alam juga merupakan komponen ekosistem yang sangat penting bagi kehidupan manusia. Kebutuhan akan air cenderung semakin meningkat dari waktu ke waktu,



baik untuk memenuhi kebutuhan dasar manusia seperti untuk air minum, air bersih dan sanitasi maupun sebagai sumber daya yang diperlukan bagi pembangunan ekonomi seperti untuk pertanian, industri, pembangkit tenaga listrik dan pariwisata. Air yang digunakan untuk berbagai kebutuhan dan keperluan hingga saat ini dan untuk kurun waktu mendatang masih mengandalkan pada sumber air permukaan, khususnya air sungai. Ketersediaan sumber daya air sungai cenderung menurun karena penurunan kualitas dan kuantitas yang tersedia juga karena kualitas yang ada menjadi tidak dapat dimanfaatkan karena adanya pencemaran.Pengelolaan air limbah merupakan salah satu prioritas dalam pengelolaan lingkungan di Indonesia. Air mempunyai karakteristik fisik dan kimiawi yang sangat mempengaruhi kehidupan organisme di dalamnya. Apabila terjadi perubahan kualitas perairan, terutama oleh bahan pencemaran lingkungan, maka daya dukung air tersebut terhadap kehidupan akan teracam. Dalam buku ini akan dibahas tentang air itu sendiri dari sifat alamiahnya hingga berubah menjadi air limbah yang mengandung berbagai bahan pencemar akibat pemakaian dari berbagai aktivitas manusia. Selanjutnya, akan dikupas indikatornya, bagaimana upaya dan teknik pengelolaannya dalam upaya mengembalikan kualitas air. Buku ini lebih diperuntukan bagi pelajar, mahasiswa untuk dipahami dan menjadikan landasan berinovasi dalam pengelolaan air limbah.



Denpasar, 03 November 2014 Penyusun vi

DAFTAR ISI

Prakata ........................................................................... Daftar Isi ....................................................................... Daftar Tabel ................................................................... Daftar Gambar ..............................................................

v vii ix x

Bab I. Kimia Lingkungan Air 1.1 Sifat-sifat Air .......................................................... 1.2 Komposisi Air Alami ............................................. 1.3 Siklus Hidrolisa .................................................... 1.4 Molekol Air dan Ikatan Hidrogen ...................... 1.5 Gas-gas dalam Air ..................................................

1 5 6 7 13

Bab II. Pencemaran Air 2.1 Timbulnya Pencemaran Air ................................. 2.2 Sumber dan Jenis Pencemar Air ......................... 2.3 Indikator pencemaran Air ................................... 2.4 Parameter fisik Pencemaran Air .......................... 2.5 Parameter Kimia Pencemaran Air ....................... 2.6 Dampak Pencemaran Air ......................................

24 25 30 32 37 44

vii

Bab III. Air Limbah 3.1 Sifat-sifat Air Limbah ........................................... 3.2 Karakter Fisik Air Limbah ................................... 3.3 Karakter Kimia Air Limbah ................................. 3.4 Baku Mutu Air ....................................................... 3.5 Karakteristik Limbah Domestik .......................... 3.6 Pengolahan Air Limbah ........................................ 3.7 Komponen Pengolahan Air Limbah ................... 3.8 Mikroorganisme Pengurai Air Limbah ............. 3.9 Pengolahan Biologis dengan Lumpur Aktif ...... 3.10 Kurva Pertumbuhan Mikroba ........................... 3.11 Cara Pengolahan Air Limbah ............................ 3.12 Tahap Pengolahan Air Limbah .......................... 3.13 Kolam Oksidasi ....................................................

48 50 53 56 57 59 71 75 81 82 88 96 104

Bab IV. Eksplorasi Konsorsium Mikroorganisme dalam Suspensi Aktif 4.1 Teknik Pembibitan (seeding) Mikroorganisme (active sludge) .................................................. 4.2 Biodegradasi Rhodamin b dengan Biosistem ...........

110 120

Bab V Penutup ................................................................ Daftar Pustaka .................................................................

136 140

viii

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Perbandingan konsentrasi ion ion utama pada air tawar dan air laut (% dari konsentrasi total ion) ~ 5 Tabel 1.2. Harga Konstanta Gas dari Beberapa Macam Gas dalam Air pada 25oC ~ 14 Tabel 1.3. Konsentrasi jenuh kelarutan Oksigen dalam Air dalam berbagai temperatur ~ 20 Tabel 2. 1. Jenis Pencemar dan Sumbernya ~ 26 Tabel 2.2. Klasifikasi Padatan di Perairan Brdasarkan Ukuran Diameter ~ 35 Tabel 2.3. Ion-ion yang biasa ditemukan di perairan ~ 37 Tabel 2.4. Kadar Oksigen dan Kaitannya dengan Organisme akuatik ~ 39 Tabel. 2.5. Jenis Penyakit Air Beserta Pembawanya ~ 46 Tabel 3.1 Sifat-Sifat Air Limbah dan Sumbernya ~ 49 Tabel 3.2. Perkiraan volume aliran limbah cair dan beban BOD yang dihasilkan dari berbagai jenis bangunan dan pelayanan ~ 59 Tabel 3.3. Mikroba yang Berperan dalam Proses Biodegradasi ~ 76 Tabel 4.1. Komposisi Air Limbah dan Gula Pasir pada Proses Aklimatisasi ~ 118

ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Siklus Hidrologi ~ 7 Gambar 1.2. Ikatan H2O Cair ~ 8 Gambar 1.3. Diagram titik didih senyawa hidrogen ~ 10 Gambar.3.1. Komposisi dan Persentase Komponen Bahan Organik dalam limbah ~ 58 Gambar 3.2 Aerasi dengan memasukkan udara ke dalam air limbah ~ 61 Gambar 3.3. Aerasi dengan Menggunakan Baling Baling ~ 62 Gambar 3.4. Struktur ABS ~ 79 Gambar 3.5. Struktur LAS ( Dodecyl Benzena Sulfonat) ~ 79 Gambar 3.6. Kurva Pertumbuhan Bakteri ~ 85 Gambar 3.7.  Skema Diagram Pengolahan Fisik ~ 90 Gambar 3.8.  Skema Diagram pengolahan Kimiawi ~ 91 Gambar 3.9.  Skema Diagram pengolahan Biologi ~ 95 Gambar 4.1. Diagram Alir Proses Kontak Stabilisasi ~ 120 Gambar 4.2. Biosistem ~ 133



BAB I KIMIA LINGKUNGAN AIR

1.1 Sifat-Sifat Air

A

ir memiliki struktur molekul yang sangat sederhana, hanya terdiri atas unsur H dan O namun memiliki peran yang sangat vital bagi kehidupandan keberlangsungannya di bumi ini. Kehidupan sangat tergantung pada keberadaan air, tidak ada kehidupan di bumi tanpa adanya air. Fungsi utama air bagi kehidupan yang tidak dapat digantikan adalah multak diperlukan dalam proses fotosintesis, pendistribusian nutrien dan pengontrol suhu tubuh. Keberadaan air bagi kehidupan di bumi ditentukan oleh siklus air. Didalam siklus air volume total air di bumi sesungguhnya tetap, namun distribusinya mengalami perubahan-perubahan seiring dengan gangguan terhadap siklus air. Pendistribusian air ini tidak merata di seluruh bagian dari bumi. Hal ini disebabkan karena distribusi curah hujan yang tidak merata di berbagai daerah. Ada daerah yang curah hujannya tinggi dan berkembang menjadi daerah yang subur, sebaliknya daerah yang curah hujannya sangat rendah menjadi gersang dan tandus. Sifat dan peranan air menentukan terjadinya fenomena menyangkut air tersebut. Air dapat berbentuk padat (es),



cair dan gas (uap air) yang ternyata menunjukkan sifat‑sifat yang istimewa dan unik bila dibandingkan dengan sifat yang ditunjukkan oleh senyawa‑senyawa lainnya. Sebagai contoh : es mengapung di air; sifat ini berbeda dengan sifat bentuk padat pada umumnya yang kerapatannya lebih besar dari bentuk cairnya. Ternyata penyimpangan sifat dari es ini memungkinkan bagi biota akuatik untuk dapat mempertahankan hidupnya di musin dingin. Air merupakan pelarut yang sangat baik karena dapat melarutkan berbagai macam senyawa ionik dan polar. Dengan demikian, air bertindak sebagai media untuk transportasi senyawa‑senyawa nutrisi bagi tanaman, hewan dan senyawa-­senyawa yang berasal dari limbah yang bersifat toksik ataupun polutan. Air merupakan komponen utama penyusun makhluk hidup, hampir 98% tubuh suatu makhluk hidup, tersusun oleh air. Bumi merupakan planet air, yang menutupi sekitar 71% permukaan bumi dalam bentuk lautan. Air terdapat dalam berbagai bentuk misalnya uap air, es, cairan dan salju. Air tawar terutama terdapat di badan air di daratan dihubungkan dengan laut dan atmosfer melalui siklus hidrologi yang berlangsung secara kontinyu. Air merupakan sumber daya vital bagi kehidupan makhluk hidup. Terganggunya suatu keseimbangan siklus air / siklus hidrologi, akan berdampak terhadap lingkungan secara luas. Dampak dari kerusakan lingkungan ini bagi manusia adalah terganggunya sanitasi dan kesehatan serta berkurangnya jumlah cadangan air.Ikatan polarnya



senyawa air mudah bersenyawa sehingga air tergolong pelarut yang universal. Air di alam ini tidak terdapat dalam bentuk yang murni, namun bukan berarti bahwa air tersebut dalam keadaan tercemar. Karakteristik dan sifat yang khas dari air adalah sebagai berikut (Miller, 1992) : o Pada kisaran suhu yang sesuai bagi kehidupan, yaitu 00C (320F)- 1000C, air berwujud cair. Suhu 00C merupakan titik beku (freezing point) dan suhu 1000 C merupakan titik didih (boiling point). Tanpa sifat tersebut air yang terdapat pada jaringan tubuh makhluk hidup maupun air yang terdapat di laut, sungai danau dan badan air akan terdapat sebagai bentuk padatan atau gas, sehingga tidak akan terdapat kehidupan di muka bumi ini, karena sekitar 60%-90% sel mahluk hidup adalah air. o Perubahan suhu air berlangsung lambat sehingga air memiliki sifat sebagai penyimpan panas yang sangat baik. Sifat ini memungkinkan air tidak menjadi panas atau dingin dalam seketika. Perubahan air yang lambat mencegah terjadinya tekanan pada mahluk hidup karena adanya perubahan suhu yang mendadak dan menyebabkan air baik digunakan sebagai pendingin mesin. o Air memerlukan panas yang tinggi dalam proses penguapan. Penguapan (evaporasi) adalah adalah proses perubahan air menjadi uap air.



Proses ini memerlukan energi panas dalam jumlah yang besar. o Air merupakan pelarut yang baik. Air mampu melarutkan berbagai jenis senyawa kimia. Air dapat mencuci racun/toksik/pencemar yang terdapat di dalam tubuh atau badan air. o Air memiliki tegangan permukaan yang tinggi. Suatu cairan dikatakan memiliki tegangan permukaan yang tinggi jika tekanan antarmolekul cairan tersebut tinggi. Tegangan permukaan air menyebabkan air memiliki sifat membasahi suatu bahan secara baik (Higher wetting ability). Tegangan permukaan yang tinggi menyebabkan terjadinya sistem kapiler, yaitu kemampuan untuk bergerak dalam pipa kapiler. Sifat kapiler ini menunjang sistem transportasi unsur hara dari dan ke tanaman. o Air merupakan satu-satunya senyawa yang meregang ketika membeku. Pada saat membeku, air meregang sehingga air memiliki Kandungan densitas (massa/volume) yang lebih rendah daripada air. Dengan demikian es akan mengapung di air. Sifat ini mengakibatkan danau-danau beriklim dingin hanya membeku pada bagian permukaan sehingga kehidupan organisme akuatik tetap berlangsung. Air merupakan senyawa paling dikenal dan memegang peranan penting dalam kehidupan di bumi adalah zat cair



yang memiliki sifat‑sifat istimewa dan unik yang berpangkal dari adanya ikatan hidrogen. Walaupun ikatan hidrogen ini lebih lemah dari ikatan ionik ataupun ikatan kovalen akan tetapi pengaruhnya terhadap sifat‑sifat fisika dari air, menjadikan air sebagai suatu senyawa yang berperanan penting bagi kehidupan. 1.2 Komposisi Air Alami Air alami sesungguhnya merupakan suatu larutan yang mengandung zat terlarut dalam berbagai konsentrasi. Air yang mengandung sekitar 1000 ppm padatan yang terlarut umumnya digolongkan sebagai air tawar. Air laut rata‑rata mengandung sekitar 35.000 ppm padatan yang terlarut. Sedangkan air payau konsentrasi padatan yang terlarut berada di antara batas‑batas antara air tawar dan air laut. Konsentrasi ion‑ion pada air tawar jauh lebih rendah dari konsentrasi ion‑ion dalam air laut; begitupun distribusi ion­ionnya sangat berbeda. Tabel 1.1 Perbandingan konsentrasi ion ion utama pada air tawar dan air laut (% dari konsentrasi total ion)

Ion

Air Tawar

Air Laut

HCO3

41,0

0,2

Ca2+

16,0

0,9

Mg2+

14,0

4,9

Na

11,0

41,0

8,5

49,0

-

+

Cl-



Pada air laut kation utamanya adalah Na+ dan anion utamanya adalah Cl. Pada air tawar, Ca2+ dan Mg2+ merupakan kation utama, sedangkan anionnya adalah HC03. Ion‑ion pada air tawar berasal dari pelapukan batu‑batuan dan tanah. 1.3 Siklus Hidrologi Siklus hidrologi adalah proses perputaran air termasuk perubahan wujud air di bumi yang berlangsung terus menerus membentuk siklus. Air di bumi secara terus‑menerus mengalami siklus melalui proses penguapan, transpirasi, kondensasi dan presipitasi, peresapan kedalam tanah (pengisian air tanah), pengaliran permukaan, pemakaian oleh kehidupan dan aktivitas manusia, pelepasan kembali ke badan air. Pendistribusian air melalui siklus yang tidak henti ini dimotori oleh peran energi matahari dan gaya gravitasi bumi. Panas matahari menghangatkan permukaan bumi dan menyebabkan air dari danau, sungai lautan dan bagian‑bagian hidrosfir lain mengalami penguapan (evaporasi). Demikian pula tanaman‑tanaman mengalami transpirasi. Uap air yang terjadi masuk ke dalam atmosfir mengalami pendinginan sehingga terjadi kondensasi dan membentuk awan. Awan ini terbawa oleh angin ke bagian lain dari bumi. Molekul-­molekul air yang terdispersi menempel pada partikel‑partikel debu yang ada di atmosfir bergabung membentuk butiran‑butiran air yang seterusnya setelah mencapai berat yang cukup untuk jatuh ke



permukaan bumi sebagai hujan. Presipitasi ini dapat berupa hujan, salju, embun tergantung pada kondisi lingkungannya. Sebagian dari hujan ini jatuh langsung ke daerah hidrosfir, yang lainnya jatuh di atas tanah atau batu‑batuan. Sebagian dari air ini mengalir melalui permukaan menuju sungai atau danau dan sebagian lainnya meresap ke dalam tanah. Air yang meresap ke dalam tanah ini mencapai lapisan yang kedap air dan disebut air tanah (ground water). Selanjutnya secara perlahan air tanah ini meresap menuju hidrosfir untuk melengkapi siklusnya.

Gambar 1.1. Siklus Hidrologi

1.4 Molekul Air dan Ikatan Hidrogen Air mempunyai rumus molekul H2O. Antara atom O dan kedua atom H terbentuk ikatan kovalen; namun karena atom oksigen bersifat lebih elektronegatif dibanding atom



hidrogen maka molekul air bersifat polar. Sudut ikatan antara H dan O dalam molekul H2O adalah 104,5o. Sifat polar yang kuat dari air sangat berperan dalam pembentukan ikatan hidrogen. Jenis ikatan ini umumnya terjadi antara molekul‑molekul yang bersifat polar yang mengandung H dengan senyawa‑senyawa yang mengandung O, F dan N. Dalam hal ini H atom yang bermuatan positif akan tertarik oleh atom yang bersifat elektronegatif. Satu molekul air dapat membentuk empat ikatan hidrogen. Atom O dapat membentuk dua ikatan hidrogen karena mempunyai dua pasang elektron bebas sedangkan masing‑masing atom H membentuk satu ikatan hidrogen dengan atom O pada molekul lain yang berdekatan. Dalam keadaan cair, molekul‑molekul air senantiasa bergerak dan ikatan hidrogen secara terus‑menerus terbentuk dan terputus. Susunan molekul‑molekulnya bersifat acak.

Gambar 1.2. Ikatan H2O Cair



Dalam keadaan padat (es) gerakan molekul‑molekulnya minimal dan molekul‑molekulnya terorientasi sedemikian rupa sehingga terbentuk ikatan hidrogen yang maksimal. Molekul‑molekulnya tersusun dalam heksagonal beraturan membentuk struktur tiga dimensi yang teratur dan kuat. Rongga yang terjadi pada susunan ini besarnya ditentukan oleh sudut ikatan dari molekul‑molekul air. Akibat terjadinya rongga ini maka volume es lebih besar dari bentuk cairnya. Akibatnya jarak molekul­ molekul air pada keadaan cair lebih rapat daripada dalam keadaan padat (es). 1.4.1 Titik Didih dan Titik Leleh Titik didih senyawa hidrogen dan unsur‑unsur golongan VI A pada umumnya meningkat secara teratur sesuai dengan kenaikan berat molekulnya : H2S, H2Se dan H2Te. Di luar dugaan H2O yang berat molekulnya paling kecil ternyata mempunyai titik didih paling tinggi jauh di atas titik didih senyawa‑senyawa lainnya. Tingginya titik didih air ini adalah akibat adanya ikatan hidrogen di antara molekul‑molekul H2O ini;

sedangkan pada senyawa‑senyawa lainnya keberadaan ikatan hidrogen ini tidak signifikan.Pada penguapan air dari cair menjadi uap, diperlukan energi tambahan dalam bentuk panas untuk memutuskan ikatan hidrogen ini; sehingga titik didih air menjadi jauh lebih tinggi dari yang diprediksikan.Seandainya air memiliki titik didih seperti yang diprediksikan (sekitar –80oC) maka pada temperatur rata‑rata dari permukaan bumi ini akan berada dalam



bentuk uap sehingga kehidupan di bumi tidak mungkin berlangsung.Air juga mempunyai titik lebur yang tinggi karena diperlukan sejumlah energi dalam bentuk panas untuk memutuskan ikatan hidrogen agar terjadi perubahan dari bentuk padat (es) menjadi bentuk cair.

Gambar 1.3.Diagram titik didih senyawa hidrogen

1.4.2 Kapasitas Panas Kapasitas panas adalah panas yang diperlukan untuk menaikkan temperatur 1 gram senyawa sebesar 1oC. Ternyata air mempunyai kapasitas panas paling tinggi yaitu 1 kalori untuk menaikkan temperatur 1 gram air sebesar 1oC.Dari batasan di atas, makin tinggi kapasitas panas suatu senyawa makin kecil kenaikan temperaturnya bila menyerap sejumlah panas tertentu dari makin kecil penurunan temperaturnya bila melepaskan sejumlah panas yang sama.Sifat ini besar sekali implikasinya terhadap iklim di bumi; sebab dengan adanya sifat ini lautan mampu menyerap panas dalam jumlah yang sangat besar tanpa mengalami kenaikan temperatur yang

10

berarti. Dengan kata lain, air mampu meredam terjadinya perubahan temperatur yang drastis di muka bumi. 1.4.3 Panas Peleburan dan Panas Penguapan Panas peleburan, yaitu panas yang diperlukan oleh 1 gram zat padat untuk berubah menjadi cair pada titik lelehnya. Sebaliknya, sejumlah panas yang sama akan dilepaskan pada perubahan 1 gram zat zair menjadi zat pada pada titik bekunya.Panas peleburan, yaitu panas yang diperlukan oleh 1 gram zat cair untuk berubah menjadi uap pada titik didihnya. Sejumlah panas yang sama dilepaskan pada pengembunan 1 gram uap menjadi cair pada titik didihnya.Pada proses peleburan, terjadi penyerapan panas tetapi temperatur tidak meningkat sampai seluruhnya meleleh. Sebaliknya pada proses pembekuan, panas dilepaskan ke lingkungan tetapi temperatur tidak turun sampai seluruhnya membeku. Demikian pula halnya pada proses penguapan dan pengembunan, tidak terjadi perubahan temperatur sampai prosesnya selesai. Karena peleburan dan panas penguapan terkait dengan kapasitas panas maka tidak heran kalau air mempunyai panas peleburan dan panas penguapan yang lebih tinggi dari senyawa‑senyawa lainnya. Hal ini juga akibat dari adanya ikatan hidrogen pada molekul‑molekulnya. Pada proses peleburan es maupun penguapan air diperlukan energi panas untuk memutuskan ikatan hidrogen tersebut. Untuk menguapkan sejumlah kecil air diperlukan energi panas yang relatif besar. Kenyataan ini mempunyai arti yang

11

penting bagi manusia karena dengan adanya penguapan sedikit air dari kulit (ber­keringat) dapat menurunkan suhu tubuh secara efisien. Dengan demikian, tubuh hanya kehilangan air relatif kecil sehingga tidak menimbulkan goncangan kesetimbangan cairan tubuh. Panas penguapan yang tinggi dari air ini juga mempengaruhi iklim dari bumi. Pada musim panas air menguap dari permukaan badan air seperti lautan, danau, dan sebagainya. Panas yang diperlukan untuk penguapan ini diambil dari lingkungan di sekelilingnya, sehingga daerah di sekitamya terasa sejuk. Pada musim dingin, pada waktu air membeku terjadi pelepasan panas sehingga daerah sekitarnya terasa lebih hangat. 1.4.4 Hubungan Temperatur dengan Kerapatan Kerapatan didefinisikan sebagai berat per satuan volume. Kerapatan zat cair umumnya meningkat dengan turunnya temperatur dan mencapai maksimum pada titik bekunya. Tidak demikian halnya dengan air. Bila temperatur air menurun, kerapatannya mencapai maksimum pada 4oC (empat derajat di atas titik bekunya), dan selanjutnya menurun sampai titik bekunya tercapai pada 0oC. Dengan demikian kerapatan es lebih kecil dari air sehingga es akan mengapung di permukaan air. Sifat istimewa dari es ini diakibatkan terbentuknya susunan kisi yang berongga pada waktu air membeku. Ternyata sifat es ini mempunyai arti penting bagi kehidupan akuatik. Pada waktu musim dingin, air permukaan danau

12

mulai membeku membentuk lapisan es yang mengapung menutupi permukaan air dan bertindak sebagai dinding penyekat yang mencegah air yang ada dibawahnya kehilangan panas. Dengan demikian, proses pembekuan tidak sampai mencapai dasar danau dan hanya terbatas setebal beberapa kaki saja. Akibatnya, ikan‑ikan dan organisme-organisme akuatik lainnya dapat hidup dalam air yang ada di bawah lapisan es tersebut. Akibat lain yang dapat terjadi dari fenomena di atas adalah kerusakan pada karang‑karang dan lingkungan. Air yang terperangkap masuk ke celah‑celah karang bila membeku maka tenaga ekspansi yang timbul begitu besarnya sehingga mengakibatkan karang‑karang tersebut retak; dan hal ini merupakan faktor penting dari pelapukan batu karang. 1.5 Gas-gas dalam Air Gas yang terlarut dalam air mempunyai arti yang amat penting terutama bagi ekosistem air. Biota akuatik sangat membutuhkan oksigen dan tanaman‑tanaman air memerlukan CO2 untuk proses fotosintesa. Kelarutan gas‑gas di dalam air menuruti Hukum Henry yang menyatakan bahwakelarutan suatu gas dalam zat cair sebanding dengan tekanan parsialnya. Berdasarkan pernyataan di atas, bila kelarutan gas di dalam air adalah X, maka dapat dinyatakan dalam bentuk‑persamaan berikut : (X(aq)) = k. Px(4.1)

13

Dimana k adalah konstanta gas tersebut pada suhu tertentu dan Px adalah tekanan parsial dan gas tersebut. Perlu dicatat bahwa hukum Henry ini tidak berlaku bagi gas‑gas yang bereaksi dengan pelarutnya; seperti misalnya gas CO2 atau gas SO2.Tabel berikut menyatakan nilai k dari beberapa macam gas dalam air pada 25oC. Tabel 1.2.Harga Konstanta Gas dari Beberapa Macam Gas dalam Air pada 25oC

Gas

K (mol.1-1.atm-1)

O2

1,28 x 10-3

CO2

3,38 x 10-2

H2

7,90 x 10-4

N2

6,48 x 10-4

CH2

1,34 x 10-3

Kelarutan jenuh oksigen pada 25oC dalam air dapat diperhitungkan secara sederhana dengan berpegang pada tekanan udara 1 atm dan tekanan uap air pada 25oC 0,0313 atm dan udara kering mengandung 20,95% volume oksigen. Dari ketentuan ini, tekanan parsial oksigen didapatkan dari perhitungan : PO2= 20,95 x 10‑2 x (1,0000 ‑ 0,0313 atm) = 0,2029 atm. Seanjutnya berdasarkan hukum Henry konsentrasi molar dari oksigen terlarut :

14

(O2(aq)) = k. P O2 = 1,28 x 10‑3 mol 1‑1 atm‑1 x 0,2029 atm = 2,60 x 10‑4 mol 1‑1 Karena massa molekul O2 = 32 maka kelarutannya menjadi: (2,60 x 10‑4 mol 1‑1 ) x 32 g/mol = 8,32 mg/L atau 8,32 ppm. 1.5.1 Oksigen dalam Air Di samping untuk kelangsungan kehidupan biota akuatik, oksigen terlarut juga digunakan untuk menguraikan bahan‑bahan organik dalam air. Bila bahan‑bahan jenis ini cukup banyak mencemari badan air maka jumlah oksigen yang dikonsumsi untuk menguraikan bahan‑bahan tersebut semakin banyak. Konsekuensinya kandungan oksigen terlarut dalam air turun sampai sedemikian rendah sehingga tidak cukup untuk memenuhi kebutuhan biota akuatik yang ada dalam perairan tersebut. Banyak ikan‑ikan akan mati, bukan karena keracunan zat‑zat pencemar tetapi akibat dari kekurangan oksigen. Hampir seluruh oksigen yang ada dalam air berasal dari atmosfer. Kemampuan suatu badan air untuk mengisi oksigen kembali dengan cara kontak dengan atmosfer merupakan faktor penting dalam mempertahankan kandungan oksigen dalam air. Oksigen yang dihasilkan oleh tumbuh‑tumbuhan air yang berwarna hijau melalui proses fotosintesis pada siang hari tidak dapat diharapkan untuk meningkatkan kandungan oksigen dalam air karena oksigen tersebut digunakan kembali untuk proses metabolisme oleh organisme tersebut pada malam harinya.

15

Kelarutan oksigen dalam air tergantung pada temperatur air, tekanan parsial oksigen dalam atmosfir dan kandungan garam dalam air. Dari perhitungan yang telah dilakukan pada pembicaraan terdahulu terlihat bahwa konsentrasi oksigen dalam air pada 25oC yang berada dalam keadaan setimbang dengan udara pada tekanan 1 atmosfer hanyalah 8,32 mg/L atau 8,32 ppm. Jadi bila dalam air ini terjadi proses yang memerlukan oksigen, maka kandungan oksigen terlarut akan dengan cepat menurun mendekati nol seandainya tidak dilakukan tindakan‑tindakan untuk mengatasinya seperti pengoperasian mekanisme reaerasi yang efisien dalam air. Penggunaan oksigen untuk menghancurkan senyawa‑ senyawa organik dapat dinyatakan dengan persamaan reaksi berikut : {CH2O} + O2 CO2 + H2O (4.2) Ternyata dari persaman stoikiometri di atas, untuk mengkonsumsi kandungan oksigen sebesar 8,32 mg per liter pada 25oC ini hanya 7,8 mg per liter bahan organik {CH2O} sudah cukup. Pengaruh suhu terhadap kelarutan gas‑gas dalam air terutama pada kelarutan oksigen dalam air sangatlah penting artinya. Kenaikan temperatur akan menurunkan kelarutan gas‑gas dalam air seperti terlihat pada data berikut. Pada 0oC kelarutan oksigen dalam air adalah 14,74 mg/L, sedangkan pada 35oC kelarutannya 7,03 mg/L. Dengan kenaikan suhu air, kelarutan oksigen dalam air akan menurun. Keadaan ini dibarengi dengan meningkatnya

16

kecepatan metabolisme (pernafasan) dari organisme perairan sehingga menyebabkan adanya suatu keadaan di mana naiknya kebutuhan oksigen diikuti oleh penurunan kelarutan gas tersebut dalam air. 1.5.2 Oksigen Terlarutdalam Air Gas yang terlarut dalam air sangat penting artinya bagi kehidupan di air. Hal ini karena gas‑gas diperlukan dalam proses fotosintesis dan respirasi. Oksigen di dalam air yang digunakan oleh organisme hidup adalah oksigen terlarut, bukan atom O dalam molekul H2O. Untuk tersedianya air yang sehat, jumlah oksigen dan gas‑gas yang lainnya haruslah dijaga setinggi mungkin. Kelarutan oksigen dalam air tergantung pada suhu dan kadar garam. Jika dalam air terjadi proses pemakaian oksigen maka kadar oksigen terlarut menjadi makin kecil dan bahkan dapat mencapai nol yang tentu saja hal ini sangat merugikan bagi ekosistem dalam badan air tersebut. Untuk mengatasi hal tersebut maka dalam badan air harus ada suatu proses reoksigenasi. Proses ini tergantung dari kinetika yang dapat menghambat masuknya udara ke dalam air seperti suhu, turbulensi, dan adanya partikel dalam badan air. Pengaruh suhu terhadap kelarutan gas dalam air ditunjukan dengan persamaan Clausius Clapeyron: log C2/C1 = ∆ H/2,303 R ( 1/T1‑ 1/T2(4.3) dimana: C = konsentrasi gas; T = suhu mutlak (K);

17

dH R

= kalor larutan dalam kal/mol; = konstanta gas (1,987 kal/K.mol).

Kelarutan oksigen dalam air pada suhu 25oC dalam keseimbangan dengan udara pada tekanan 1 atmosfer sebesar 8,32 mg/L. Dalam keadaan setimbang dengan udara, air tidak dapat mengandung kadar oksigen terlarut yang terlampau tinggi dibandingkan dengan banyak jenis zat terlarut yang lainnya. Bila terjadi proses penggunaan oksigen dalam air, kadar oksigen terlarut dapat dengan cepat mencapai nol tanpa adanya proses mekanisme reaerasi yang efisien dalam air, seperti aliran turbulensi pada sungai‑sungai yang dangkal atau aerasi dengan pemompaan udara ke dalam tangki yang merupakan fasilitas pengolahan pada suatu perlakuan sekunder terhadap limbah dengan lumpur aktif. Selain untuk kelangsungan kehidupan ekosistem air, oksigen dalam air digunakan untuk menguraikan senyawa‑senyawa organik dengan reaksi sbb: CH2O + O2‑‑‑‑‑‑ CO2 + H20 Berat bahan organik-organik yang diperlukan untuk mengkonsumsi 8,3 mg O2 dalam satu liter air yang seimbang dengan atmosfer pada suhu 25oC adalah 7,8 mg CH2O. Jadi mikroorganisme yang sedang menghancurkan bahan organik hanya mampu merubah 7 sampai 8 mg bahan organik saja, bila mikroorganisme itu mengkonsumsi oksigen jenuh dalam satu liter air pada suhu 25oC. Banyaknya oksigen yang terlarut dalam air dalam mg/L disebut oksigen yang terlarut (Dissolved Oksigen = DO).Ada beberapa cara menentukan DO seperti metode

18

Winkler & Altenberg dan cara elektrokimia. Metode Winkler dan Altenberg berdasarkan pada sifat‑sifat gas oksigen yang terlarut dalam air dengan prinsip kerja sebagai berikut: Segera setelah pengambilan cuplikan dalam air, ditambahkan dengan larutan MnSO4 (350 g/L) dan 1 mL, larutan alkali yodium (terdiri dari 15 g I2, 3 g NaOH dan 1 g NaN3), dalam 100 ml aquadest. Botol ditutup dan dikocok kuat‑kuat, kemudian dibiarkan selama 5 menit. Dilakukan pengocokan lagi, kemudian secara perlahan ditambahkan 2 ml H2SO4 pekat dan dititrasi dengan natriumtiosulfat. Reaksi penetapan oksigen terlarut adalah sebagai berikut:

MnSO4  2 NaOH o Mn(OH ) 2  Na2 SO4 3Mn(OH ) 2  H 2 O2 o Mn3O4  3H 2 O Mn3O4  2 KI  4 H 2 SO4 o I 2  MnSO4  K 2 SO4  4 H 2 O I 2  2 Na2 S 2 O3 o NaI  Na2 S 4 O6 Gangguan nitrit :

H 2 SO4  2 KI  2 HNO3 o K 2 SO4  2 H 2 O  2 NO  I 2 4 NO  2 H 2 O  O2 o 4 HNO3 Adanya NaN3 :

2 NaN 3  H 2 SO4 o Na 2 SO4  2 HNO3 HNO2  HN 3 o N 2  N 2 O  H 2 O Perhitungan kadar : Oksigen terlarut (mg/L) = V x N/Vo

19

Dimana: N = Normalitas; V = Volume Na2S2O3; VO = Volume cuplikan. Selama penetapan sebaiknya dialirkan gas N2, dan gangguan akan terjadi oleh adanya garam‑garam besi, kromat, hipoklorit, klor bebas, tanin, lignin dan asam humat. Metode pengukuran oksigen terlarut dengan metode elektrokimia memiliki prinsip reduksi gas oksigen pada katoda akan menyebabkan timbulnya arus yang besarnya proporsional dengan tekanan parsial dari oksigen dalam larutan. Prinsip kerjanya dengan membuat arus baku dengan mengukur air yang jenuh dengan udara, kemudian dilakukan penetapan dengan pembanding yang memberikan ekspresi hasilnya dengan kadar oksigen dalam % konsentrasi jenuh. Jika menghendaki kadar dalam mg/L maka digunakan tabel transformasi. Tabel 1.3. Konsentrasi jenuh kelarutan Oksigen dalam Air dalam berbagai temperatur

Temperatur (C)

Air Tawar (mg/L)

Air Laut (mg/L)

0

14,6

11,3

5

12,8

10,1

10

11,3

9,0

15

10,1

8,2

20

9,2

7,4

20

Temperatur (C) 25

Air Tawar (mg/L) 8,3

Air Laut (mg/L) 6,7

30

7,6

6,1

35

6,9

5,5

Sumber: Greg Laidler(1991)

Banyaknya gas oksigen (mg/ml) yang dapat digunakan untuk mengoksidasi senyawa organik dan anorganik yang bisa teroksidasi dalam air disebut kebutuhan oksigen kimiawi atau chemical oxygen demand= COD. Angka COD dapat digunakan untuk mengevaluasi O2 yang dapat digunakan untuk mengoksidasi garam anorganik dan organik dalam cuplikan, baik yang mengalami biodegradesi maupun yang tidak. Prinsip kerja penentuan COD adalah dengan oksidasi cuplikan dengan K2Cr2O7 yang berlebihan pada suasana asam dan suhu didih. Dilakukan penambahan katalisator Ag2SO4 dan zat pengkompleks HgSO4. Kelebihan bikromat dititrasi dengan larutan ferri ammoniumsulfat. Lima puluh ml cuplikan air yang sebelumnya disaring atau didekantasi ditambah dengan 1 gram HgSO4 dan 5 ml H2SO4 dan ditunggu sampai larut dan tidak ada endapan AgCl yang terjadi kemudian ditambahkan 25 ml larutan K2Cr2O7 0,25 N dan 70 ml H2SO4. Setelah itu dipanaskan dengan sistem pendingin balik selama 2 jam kemudian diencerkan dengan air. Selanjutnya ditambahkan indikator (Ferroine) dan dititrasi dengan larutan baku Ferri ammoniumsulfat. Jumlah oksigen total dalam mg/L yang dapat digunakan untuk reaksi kimia sebagai berikut :

21

C  O2 o CO2 4 H  O2 o H 2 O N  O2 o NO  NO2 S  O2 o SO2  SO3 p  O2 o P 2O5 Pengerjaannya adalah dengan prinsip kerja fisis yaitu dengan melewatkan air ke dalam tanur pemanas bertemperatur tinggi (900oC). Zat yang dapat dioksidasi akan teroksidasi secara sempurna pada suhu tersebut. Jumlah oksigen dalam mg/L yang dibutuhkan oleh bakteri aerobik untuk menguraikan dan menstabilkan sejumlah senyawa organik dalam air melalui proses oksidasi biologis aerobik dikenal dengan istilah BOD.Setelah diinkubasi selama 5 hari maka hasil penetapan tersebut disebut BOD 5. Jadi jumlah oksigen dalam mg/L yang diperlukan dalam kondisi penetapan inkubasi selama 5 hari dalam suhu 20oC dalam kegelapan menyatakan degradasi zat organik terhadap oksigen melalui cara biologis. Sebenarnya oksidasi senyawa organik secara biologis yang sempurna dapat terjadi dalam waktu 21‑28 hari, namun biasanya penetapan dilakukan dengan BOD5. Hal ini dilakukan karena sudah dapat diketahui bahwa tahap oksidasi yang berlangsung sebesar 70%, dan menunggu sampai 21‑28 hari untuk suatu analisa yang memerlukan waktu cepat, terlalu lama dalam waktu 5 hari bakteri‑bakteri nitrogen hampir secara sempurna telah menggunakan oksigen yang ada : 

NH 4 o NO2 o NO3

22

Cara penetapan BOD5 mengikuti prosedur seperti berikut. Sejumlah volume tertentu dari cuplikan dimasukan ke dalam labu takar dengan diencerkan dengan air yang telah jenuh dengan oksigen. Derajat keasaman dibuat netral, kemudian cuplikan dibagi menjadi dua bagian dan dimasukan ke dalam tabung inkubasi tanpa ada gelembung udara yang tersisa salah satu cuplikan ditetapkan nilai oksigen terlarutnya (DO) sedangkan tabung yang lainnya diinkubasi dalam almari inkubasi dalam kondisi gelap dan suhu inkubasi 20oC selama 5 hari. Setelah itu cuplikan yang diinkubasi ditetapkan kandungan oksigennya (DO). Perbedaan harga DO dari yang diinkubasi dengan cuplikan yang tidak diinkubasi adalah nilai BOD5 cuplikan tersebut. Pada proses penetapan BOD5 ada beberapa hal yang dapat mempengaruhi yakni: gangguan cahaya yang dapat menyebabkan proses fotosintesa sehingga kadar oksigen bertambah, perubahan suhu, pH, elemen‑elemen toksis, dan timbulnya gelembung udara pada proses pengerjaan pengukuran. Untuk lebih memastikan nilai BOD5 suatu cuplikan perlu dilakukan perbandingan dengan larutan standar glukosa 300 mg/L (nilai BOD = 224 mg) atau dengan larutan standar asam glutamat 300 mg/L (nilai BOD 217 mg). Jika nilai COD
23

BAB II PENCEMARAN AIR

2.1 Timbulnya Pencemaran Air

E

kosistem adalah suatu sistem ekologi yang terbentuk dari komponen abiotik dan biotik dengan interaksi diantaranya yang membentuk identitas dan kapasistas ekosistem.Manusia adalah bagian penting dalam suatu ekosistem yang dapat berperan secara internal maupun eksternal dari suatu ekosistem. Keterlibatan manusia menjadi bagian dari ekosistem memiliki dampak yang signifikan terhadap perubahan ekosistem. Untuk pertumbuhan dan memenuhi keperluan hidupnya manusia menjadikan lingkungan sebagai sumberdaya dalam memenuhi berbagai aktivitas produksinya. Dalam melakukan aktivitas, manusia maupun makhluk hidup lain menghasilkan bahan buangan yang biasa disebut limbah. Namun, yang menjadi persoalan adalah limbah dalam jumlah yang besar dan dapat berbahaya dari suatu aktivitas yang intensif, yaitu industri. Industri dalam skala kecil hingga besar telah merupakan sumber pencemar bagi lingkungan tanah, air dan udara dari berbagai limbah yangg dapat berbentuk padat, cair dan gas.

24

Sumber pencemar merupakan sumber zat/bahan asing yang masuk ke lingkungan dan menimbulkan perubahan pada lingkungan. Perubahan pada lingkungan dapat terjadi tergantung pada besarnya jumlah maupun tingkat toksik dari limbah yang dimasukan ke lingkungan serta faktor kapasitas media lingkungan dalam menampung limbah untuk tidak terjadi pencemaran ataupun kerusakan media lingkungan itu sendiri. Beban pencemar yang masuk melampaui daya dukung lingkungan akan terjadi pencemaran dan kerusakan dan demikian sebaliknya. Jika beban lingkungan terlalu besar, lingkungan membutuhkan waktu untuk memperbaiki diri dan jika perbaikan sulit dilakukan, maka terjadi pencemaran lingkungan. 2.2 Sumber dan Jenis Pencemar Air Sumber pencemar yang berasal dari aktivitas manusia dapat diidentifikasi kedalam suatu lokasi tertentu (point source) atau tak tentu/tersebar (non point/diffuse source). Kedua jenis sumber pencemar itu harus diperhitungkan dan dianalisis dalam menentukan beban pencemaran yang masuk ke suatu media lingkungan. Sumber tertentu lebih mudah diidentifikasi karena kejelasan hubungan antara suatu akktivitas sebagai sumber pencemar, sementara sumber tidak tentu meliputi sebaran berbagai aktivitas yang luas serta menyangkut dampak yang tidak langsung. Sumber pencemar point source misalnya knalpot mobil, cerobong asap pabrik dan saluran limbah industri. Pencemar yang berasal dari point source bersifat lokal. Efek yang

25

ditimbulkan dapat ditentukan berdasarkan karakteristik limbah yang dihasilkan. Sumber pencemar non point source dapat berupa campuran sumber tertentu dalam jumlah yang banyak, misalnya limpasan dari daerah pertanian yang mengandung pupuk dan pestisida, limpasan dari daerah pemukiman (domestik) dan limpasan dari daerah perkotaan. Sumber pencemar dari berbagai aktivitas manusia baik berasal dari lokasi tertentu maupun tidak tertentu dapat menghasilkan bahan pencemar berupa padatan, cairan maupun gas. Bahan pencemar yang masuk ke media air dapat terlarut, tersuspensi, tersedimentasi dan lepas sebagai gas. Pengelompokan bahan pencemar berkaitan dengan janis aktivitas ditunjukan dalam Tabel 2.1. Tabel 2. 1. Jenis Pencemar dan Sumbernya Sumber Tak Tentu (non point source)

Sumber Tertentu (point source) No

Jenis Pencemar

Limbah Domestik

Limbah Industri

Limpasan Daerah Pertanian

Limpasan Daerah Perkotaan

1 Limbah yang dapat menurunkan kadar oksigen

X

X

X

X

2 Nutrien

X

X

X

X

3 Patogen

X

X

X

X

4 Sedimen

X

X

X

X

5 Garam-garam

-

X

X

X

6 Logam yang toksik

-

X

-

X

7 Bahan organik yang toksik

-

X

X

-

8 Pencemaran panas

-

X

-

-

Sumber : Davis dan Cornwell,1991

26

Sumber pencemar juga dapat dikelompokan menjadi sumber pencemar langsung dan sumber pencemar tidak langsung. Sumber pencemar langsung adalah sumber pencemar yang langsung keluar dari sumbernya masuk ke media sebagai sumber dampak. Sumber pencemar langsung antara lain dari kegiatan industri, rumah tangga, pertanian, peternakan dan sebagainya. Sumber tidak langsung adalah kontaminan yang memasuki lingkungan melalui media perantara, misalnya tanah, air tanah dan hujan sebelum ke target penerima dampak. Jenis bahan buangan dari sumber pencemar langsung maupun tidak langsung dapat berbagai bentuk sebagai berikut : a.

Bahan Buangan Padat Bahan buangan padat adalah bahan buangan yang berbentuk padat, baik yang kasar maupun yang halus. Bentuk bahan buangan ini di perairan dapat tersuspensi, terlarut atau bahkan mengendap. Hal ini akan mempengaruhi kekeruhan dan berat jenis perairan. Bahan buangan ini kadangkala menimbulkan warna dan bau spesifik di perairan. Jika warna perairan gelap, akan mempengaruhi penetrasi sinar matahari ke dalam air. Sinar matahari sangat berguna untuk fotosintesis. b. Bahan Buangan Organik Mencakup bahan buangan yang dapat didegradasi oleh mikroorganisme. Hal yang penting adalah sebaiknya tidak mebuang bahan buangan organik ini ke dalam perairan

27

karena akan menyuburkan perairan, sehingga timbul bakteri pathogen. Bahan buangan organik sebaiknya dibuat kompos atau untuk diproses menghasilkan gas metan. c. Bahan Buangan Anorganik Bahan buangan anorganik berupa bahan buangan/ limbah yang sulit terurai/didegradasi oleh mikroorganisme. Apabila masuk ke dalam perairan, maka akan terjadi peningkatan ion logam di perairan. Yang berasal dari industri misalnya Timbal (Pb), Cadmium (Cd), Air Raksa (Hg), Kroom (Cr), Nikel (Ni). d. Bahan Buangan Olahan Bahan Makanan Merupakan bahan buangan organik yang memiliki kekhasan, yaitu bau yang sangat menyengat hidung. Apabila bahan makanan mengandung protein dan gugus Amin, maka akan menjadi senyawa amonia yang mudah menguap dan berbau busuk. Mikroorganisme yang terdapat di dalamnya, juga terdapat bakteri pahtogen yang membahayakan kesehatan manusia. e. Bahan Buangan Cairan Berminyak Bahan buangan yang tidak dapat larut dalam air, sehingga akan mengapung di permukaan perairan. Lapisan minyak akan menghalangi cahaya matahari masuk sehingga menghambat proses fotosintesis. Peristiwa ini akan menurunkan kadar DO (Dissolved Oxygen) di perairan.

28

f.

Bahan Buangan Zat Kimia Bahan buangan zat kimia terdiri dari bahan sabun/ detergent, bahan pemberantas kimia (insektisida), Zat warna kimia. Bahan buangan sabun di perairan ditandai dengan adanya buih-buih sabun di permukaan perairan. Sabun berasal dari asam lemak (Stearat, Palmitat atau Oleat) yang direaksikan dengan Na(OH) atau K(OH). Beberapa sifat sabun adalah larutan sabun akan menaikkan pH dan mengganggu kehidupan organisme di dalam air. Bahan antiseptik yang ditambahkan dalam sabun akan menggangu organisme di dalam air dan terdapat sebagian bahan sabun yang tidak dapat dipecah oleh mikroorganisme. Pemakaian basa Natrium (Na) atau Kalium (K) dapat meningkatkan kesadahan air. Pemakaian bahan pemberantas hama (insektisida) pada lahan pertanian menimbulkan sisa bahan insektisida yang cukup banyak. Insektisida sulit dipecah atau diurai oleh mikroorganisme dan membutuhkan waktu yang lama. Akibat yang ditimbulkan oleh insektisida akan menurunkan kadar oksigen terlarut di dalam air. g.

Zat Warna Kimia Banyak digunakan dalam industri, untuk membuat produk menjadi menarik. Zat warna merupakan racun dan bersifat carcinogenic bagi tubuh karena tersusun dari zat kimia yaitu chromogen dan Auxochrome Jenis polutan antropogenik adalah polutan yang masuk ke badan air akibat aktivitas manusia, misalnya kegiatan domestic (rumah tangga), kegiatan urban

29

(perkotaan), maupun kegiatan industri. Berdasarkan sifat toksiknya, polutan/pencemar dibedakan menjadi dua, yaitu polutan tak toksik (non toxic polutans) dan polutan toksik (toxic pollutans).Polutan Tak Toksik biasanya berada pada ekosistem secara alami, bersifat mencemari jika terdapat dalam jumlah yang berlebihan, sehingga dapat mengganggu kesetimbangan ekosistem melalui proses fisika dan kimia perairan. Polutan tak toksik terdiri dari bahan-bahan tersuspensi dan nutrient. Bahan-bahan tersuspensi mempengaruhi sifat fisika perairan, misalnya meningkatkan kekeruhan dan menghambat penetrasi sinar matahari. Keberadaan nutrient dan unsur hara yang berlebihan dapat menimbulkan pengayaan perairan, yang mengganggu kesetimbangan ekosistem akuatik secara keseluruhan.Sementara polutan toksik dapat menyebabkan kematian (lethal) dan tidak menyebabkan kematian (sub lethal), misalnya terganggunya pertumbuhan, tingkah laku, dan morfologi organisme akuatik. Polutan toksik biasanya berupa bahan-bahan yang bukan alami, misalnya pestisida dan detergent. 2.3 Indikator Pencemaran Air Air yang tercemar, memiliki karakteristik khusus yang dapat dibedakan dari air bersih, baik secara fisik, kimia maupun biologi. Semakin banyaknya jumlah manusia/ penduduk maka makin banyak bahan buangan di alam. Kondisi ini akan menyebabkan kualitas air mengalami penurunan seperti dikemukakan di atas. Perubahan fisik

30

kimia dan biologi lingkungan perairan dapat ditunjukan dengan berbagai indikator/tanda bahwa air dalam keadaan tercemar. Indikator tersebut (1) Suhu sangat penting dalam suatu perairan, karena menentukan jenis organisme yang dapat hidup. Kegiatan Industri seringkali menggunakan mesin reaktor dalam proses produksi. Apabila hal ini dibuang ke perairan maka akan mengakibatkan perubahan suhu perairan. Perubahan suhu perairan juga dapat terjadi karena peristiwa alam, yang mengakibatkan peningkatan kesuburan perairan sehingga akan timbul jenis tanaman air yang menimbulkan pencemaran (Red Tide). (2) Derajat Keasaman (pH) bagi kehidupan normal berkisar antara 6,5-7,5. Air dapat bersifat asam atau basa tergantung dari jumlah Ion Hidrogen yang didonorkan. Limbah yang dibuang ke perairan dapat mengurangi pH menjadi <7(Asam) maupun >7(Basa). (3) Indikator Fisik yang mudah terdeteksi oleh panca indera manusia adalah Warna, Rasa dan Bau. Perubahan itu disebabkan oleh jenis dan jumlah bahan buangan/limbah di perairan. Warna, Rasa dan Bau dapat mengurangi estetika bagi penggunaan air untuk keperluan air minum. (4) Timbulnya Endapan, Koloidal dan Bahan Terlarut. Endapan, Koloidal dan Bahan Terlarut berasal dari bahan buangan industri yang berbentuk padat. Bentuk menjadi Endapan maupun koloidal tergantung pada daya larut bahan buangan tersebut. Endapan yang tidak dapat larut sempurna akan berada di dasar perairan, sedangkan yang sebagian larut akan membentuk koloidal di perairan.

31

Koloidal ini akan menghalangi masuknya cahaya matahari ke perairan. Jika cahaya matahari kurang di perairan, maka mikroorganisme tidak dapat melakukan fotosintesa dengan sempurna. Fotosintesa dibutuhkan untuk menghasilkan oksigen yang cukup bagi organisme perairan. Semakin banyak Endapan, koloidal maupun Bahan terlarut akan meningkatkan BOD (Biological Oxygen Demand) di perairan. (5) Mikroorganisme berperan dalam mendegradasi bahan buangan. Semakin banyak bahan buangan di perairan maka akan semakin banyak mikroorganisme yang akan mendegradasinya. Seiring perkembangan mikroorganisme, kemungkingan akan timbul juga mikroba patogen. Mikroba Pathogen akan menimbulkan berbagai macam penyakit. (5) Radioaktif telah banyak dipergunakan di segala bidang, antara lain pertanian, kedokteran, Industri dan lain sebagainya. Sejak awal terbentuknya bumi, radioaktivitas telah ada dalam pembentukan Bumi melalui Reaksi Fusi yang memerlukan energi yang sangat tinggi. Namun manusia dilarang untuk mebuang secara sengaja bahanbahan radioaktif ke perairan. 2.4 Parameter Fisik Pencemaran Perairan Penentuan parameter pencemaran perairan secara fisik ditentukan berdasarkan sifat-sifat fisika. Sifat fisika perairan berkaitan dengan ukuran partikel padatan yang terkandung dalam air serta suhu. Perubahan suhu perairan tergantung pada penyerapan dan transfer panas partikel partikel terlarut. Partikel-partikel yang terkandung dalam

32

perairan dapat berupa bahan organik maupun organik yang memiliki sifat daya hantar panas yang bervariasi. Berbagai kandungan bahan tersebutlah yang berpengaruh pada suhu alami perairan disamping tentunya besarnya panas yang diterimanya. Partikel-partikel yang terkandung didalam perairan juga menentukan kecerahan perairanm, warna dan ukuran padatan terlarut dan tersuspensi didalamnya. Berikut ini Parameter Fisika spesifik yang dapat dipergunakan untuk mengetahui kualitas Air : 2.4.1 Suhu Badan air memiliki suhu, yang dipengaruhi oleh musim, lintang (latitude), ketinggian dari permukaan air (altitude), waktu hujan dalam sehari, sirkulasi udara, penutupan awan, aliran air serta kedalaman badan air. Perubahan suhu berperan penting terhadap proses fisika, kimia dan biologi badan air, yang juga berperan mengendalikan kondisi ekosistem perairan. Organisme akuatik memiliki kisaran tertentu yang paling baik bagi pertumbuhannnya. Perubahan suhu berpengaruh terhadap dinamika kimia dan biokimia perairan. Pningkatan suhu akan mendorong peningkatan reaksi-reaksi kimia di perairan, peningkatan evaporasi dan pelepasan gas dari perairan. Peningkatan suhu dapat berdampak pada peningkatan pelepasan oksigen sehingga terjadi penurunan kadar oksigen terlarut dalam air. Disisi lain peningkatan suhu perairan alami sedikit diatas suhu normal akan memicu pertumbuhan

33

mikroorganisme seiring dengan itu terjadi peningkatan dekomposisi bahan organik oleh mikroorganisme. Hal ini dapat berdampak pada penyerapan oksigen terlarut yang dapat menjadi pembatas bagi pertumbuhan dan aktivitas mikroorganisme. Namun demikian kandungan oksigen terlarut dapat kembali meningkat jika ada penurunan suhu perairan alami. 2.4.2 Kecerahan dan Kekeruhan Kecerahan merupakan ukuran transparansi perairan, yang ditentukan secara visual dengan menggunakan alat Secci Dish. Satuan dari kecerahan adalah meter. Kecerahan dipengaruhi oleh keadaan cuaca, waktu pengukuran, kekeruhan dan padatan tersuspensi serta faktor ketelitian. Kekeruhan dinyatakan dalam satuan Mg/L. Padatan tesuspensi menyebabkan peningkatan kekeruhan, namun tidak semua padatan dapat menyebabkan kekeruhan. Sebagai contoh air laut memiliki padatan terlarut yang tinggi, namun memiliki kekeruhan yang rendah. Oleh karena itu, kekeruhan juga disebabkan oleh aliran di perairan. Pada air permukaan yang tergenang (lentik), misalnya danau, kekeruhan disebabkan oleh bahan tersuspensi atau partikel koloid halus. Sedangkan di sungai kekeruhan banyak disebabkan oleh partikel yang lebih besar seperti limpasan tanah (Runoff) dari tempat yang lebih tinggi. Semakin tinggi kekeruhan, akan mempengaruhi sistem pernafasan dan daya pandang organisme akuatik.

34

2.4.3 Warna Terdapat dua warna di perairan, yaitu warna tampak (Apparent Color) dan warna sesungguhnya (true color). Warna sesungguhnya disebabkan oleh partikel terlarut di perairan dan warna tampak disebabkan oleh partikel terlarut dan tersuspensi. Warna perairan ditimbulkan oleh bahan organik dan bahan anorganik. Oksida Besi menyebabkan air berwarna kemerahan, sedangkan oksida Mangan menyebabkan air berwarna kecoklatan dan kehitaman. Intensitas warna cenderung meningkat dengan meningkatnya pH. Untuk segi estetis sebaiknya warna air tidak melebihi 15 PtCo. (skala Platinum Cobalt). Untuk kepentigan air minum sebaiknya warna tidak melebihi 50PtCo. Warna juga dapat disebabkan olah alga di perairan contoh oleh Blooming alga (Red Tide). Warna dapat menghambat penetrasi cahaya untuk masuk ke perairan. 2.4.4 Padatan Total, Terlarut dan Tersuspensi Padatan total (residu) adalah padatan yang tersisa setelah sampel mengalami pengeringan pada suhu tertentu. Padatan yang terdapat di perairan diklasifikasikan menurut ukuran Diameter, dapat dilihat pada Tabel 2.2. Tabel 2.2.Klasifikasi Padatan di Perairan Brdasarkan Ukuran Diameter No

Klasifikasi Padatan

Ukuran Diameter (μm)

Ukuran Diameter

1

Padatan Terlarut

< 10-3

<10-6

2

Koloid

10-3-1

10-6-10-3

3

Padatan Tersuspensi

>1

> 10-3

35

Padatan Tersuspensi Total ( Total Suspended Solid atau TSS) adalah bahan-bahan tersuspensi (diameter > 1 μm) yang tertahan di saringan millipore berdiameter 0,45 μm. TSS terdiri dari Lumpur dan pasir halus serta jasad-jasad renik yang terdiri dari kikisan tanah dan erosi tanah yang terbawa ke badan air. Padatan yang menetap (Settleable solid) adalah padatan tersuspensi yang dapat diendapkan selama periode tertentu dalam wadah yang berbentuk kerucut terbalik (imhoff cone). Padatan Terlarut Total (Total Dissolved Solid atau TDS) adalah bahan-bahan terlarut (diameter < 10-6 mm) dan koloid (diameter 10-6mm – diameter 10-3mm) yang berupa senyawa-senyawa kimia dan bahan-bahan lain, yang tidak tersaring pada kertas saring yang berdiameter 0,45 μm. TDS biasanya disebabkan oleh bahan anorganik yang berupa ion-ion yang biasanya ditemukan di perairan. Jenis ion-ion anorganik yang biasanya ditemukan di perairan antara lain dapat dilihat pada Tabel 2.3 Kandungan TDS perairan sangat dipengaruhi oleh pelapukan batuan, limpasan dari tanah dan pengaruh anthropogenik (limbah domestik dan Industri). Bahan-bahan tersuspensi dan terlarut di perairan tidak bersifat toksik, namun jika berlebihan dapat meningkatkan Kandungan kekeruhan dan mempengaruhi proses fotosintesis di perairan.

36

Tabel 2.3. Ion-ion yang biasa ditemukan di perairan Major Ion (Ion Utama)

Secondary Ion (Ion Sekunder)

(1-1000 mg/liter)

(0,01 mg-10 mg/liter)

1. Sodium (Na)

1. Besi (Fe)

2. Kalsium (Ca)

2. Strontium (Sr)

3. Magnesium (Mg)

3. Kalium (K)

4. Bikarbonat (HCO3)

4. Karbonat (CO3)

5. Sulfat ( SO4)

5. Nitrat (NO3)

6. Klorida (Cl)

6. Flourida (F) 7. Boron (B) 8. Silika (SiO2)

2.5 Parameter Kimia Pencemaran Perairan Penentuan parameter pencemaran perairan secara kimia ditentukan berdasarkan sifat-sifat kimia. Sifat kimia adalah sifat yang ditentukan dengan terjadinya reaksi yang melibatkan ionik, masuknya unsur maupun senyawa kimia kedalam air dan terjadi reaksi yanng dapat merubah bentuk hasil semula. Dengan demikian sifat kimia adalah keberadaan unsur/senyawa dalam perairan sebagai hasil dari reaksi kimia. Bebrapa parameter kimia perairan adalah sebagai berikut:

37

2.5.1 Derajat Keasaman (pH) Nilai pH ditentukan oleh konsentrasi ion hidrogen dalam air, semakin besar konsentrasi ion hidrogen dalam air semakin rendah nilai pH dan perairan semakin bersifat toksik. Sebagian besar biota akuatik sensitif terhadap perubahan pH, dan menyukai kondisi pH yang berkisar antara 7,0 8,5. Kondisi pH sangat mempengaruhi dinamika kimiawi unsur/senyawa dan proses biokimiawi perairan, misalnya proses nitrifikasi akan terhambat dengan menurunnya pH perairan. Namun demikian,logam berat dalam kondisi ionnya dan meningkatkan tinkat toksisitasnya pada pH yang rendah. Penurunan pH perairan mulai dari pH 6 akan mempengaruhi kelimpahan keanekaragaman plankton dan bentos, sementara pH 5 kebawah akan mempengaruhi penurunan yang signifikan pada biomassa zooplankton dan peningkatan filamen algae hijau, dan pada pH 4 sebagian besar tumbuhan hijau akan mati. 2.5.2 Oksigen Terlarut/Disolved Oksygen (DO) Oksigen merupakan salah satu gas yang terlarut pada perairan. Kadar oksigen yang terlarut di perairan alami bervariasi tergantung pada suhu, salinitas, turbulensi air dan tekanan atmosfer (Effendi, 2003). Ikan dan organisme akuatik di perairan membutuhkan oksigen terlarut dalam jumlah yang cukup. Kebutuhan oksigen sangat berhubungan erat dengan suhu. Kadar logam berat yang tinggi dapat mempengaruhi system respirasi organisme akuatiksehingga pada saat kadar oksigen terlarut rendah

38

dan kadar logam berat tinggi akan dapat menyengsarakan organisme akuatik. Tabel 2.4.Kadar Oksigen dan Kaitannya dengan Organisme akuatik Kadar Oksigen Terlarut(mg/ liter) < 0,3 0,3 – 1,0

1,0-5,0 > 5,0

Pengaruh terhadap kelangsungan hidup organisme Hanya sedikit ikan yang dapat bertahan pada masa pemaparan singkat Pemaparan lama akan dapat mengakibatkan kematian ikan Ikan dapat bertahan pertumbuhannya terganggu

hidup

tetapi

Ideal bagi sebagian besar organisme akuatik

2.5.3 Kebutuhan Oksigen Biokimiawi/Biochemical Oxygen Demand (BOD) Dekomposisi bahan organik umumnya terjadi dalam dua tahap, pertama yaitu oksidasi bahan organik menjadi bahan anorganik. selanjutnya yaitu oksidasi bahan anorganik yang tidak stabil menjadi bahan organik yang lebih stabil. BOD5 merupakan gambaran kadar bahan organik, yaitu jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh mikroba aerob untuk mengoksidasi bahan organik menjadi karbondioksida dan air. Proses oksidasi bahan-bahan organik dilakukan oleh berbagai jenis mikroba dalam air. Ketersediaan nutrient

39

sangat mendukung proses oksidasi tersebut. Keberadaan bahan-bahan toksik akan dapat mengganggu kemampuan mikroba dalam mengoksidasi bahan organic. Perairan yang telah memiliki Kandungan BOD5 5,0-7,0 mg/liter dianggap masih alami, sedangkan perairan yang memiliki Kandungan BOD5> 10 mg/liter dianggap telah mengalami pencemaran. Kandungan BOD5 industri pangan antara 500-4000 mg/liter (Rao, 1991) 2.5.4 Kebutuhan Oksigen Kimiawi/Chemical Oksygen Demand (COD) COD menggambarkan jumlah total oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi bahan-bahan kimiawi secara kimiawi, baik yang dapat didegradasi secara biologi maupun yang sukar didegradasi secara biologi. Pengukuran COD didasarkan pada kenyataan bahwa hampir semua bahan organik dapat dioksidasi menjadi karbon dioksida dan air dengan bantuan oksidator kuat (Kalium Dikromat/ K2Cr2O7) dalam suasana asam. Perairan yang memiliki kadar COD tinggi tidak ideal bagi kepentingan perikanan dan pertanian. Kandungan COD pada perairan yang tidak tecemar biasanya berkisar kurang dari 20 mg/liter. Sedangkan pada perairan yang tercemar lebih dari 200 mg/liter dan pada limbah industri dapat mencapai 60.000 mg/liter (Effendi, 2003)

40

2.5.5 Nitrit (NO2-) Nitrit bersifat toksik dalam perairan, kandungan Nitrit di perairan ditentukan oleh pencemarn oleh senyawaan N dan terhambatnya proses pembentukan Nitrat oleh mikroorganisme hal ini berkaitan juga dengan ketersediaan oksigen terlarut. Umumnya, perairan alami memiliki kadar nitrit dalam jumlah sedikit, dan segera teroksidasi menjadi nitrat yang menyebabkan kandungan nitrat lebih tinggi dari nitrit. Sumber Nitrit berkaitan dengan sumber yang menghasilkan senyawaan nitrogen, sumber tersebut umumnya berasal dari limbah industri dan limbah domestik. Perairan alami mengandung nitrit sekitar 0,01 mg/liter dan sebaiknya tidak melebihi 0,06 mg/ liter karena dapat bersifat toksik. Pada manusia konsumsi nitrit yang berlebihan dapat mengakibatkan terganggunya proses pengikatan oksigen oleh hemoglobin darah. (Effendi, 2003). 2.5.6 Nitrat (NO3) Nitrat adalah bentuk utama nitrogen di perairan alami dan merupakan nutrient utama bagi pertumbuhan tanaman dan alga. Nitrat sangat mudah larut dalam air dan sangat stabil. Senyawa ini dihasilkan dari proses oksidasi sempurna nitrogen di perairan, yang berlangsung pada kondisi aerob. Kadar nitrat nitrogen perairan alami biasanya tidak lebih dari 0,1 mg/liter. Kadar nitrat > 5 mg/liter menggambarkan terjadinya pencemaran anthropogenik yang berasal dari aktivitas manusia dan tinja hewan.

41

2.5.7 Besi (Fe) Keberadaan besi pada perairan permukaan di pada kerak bumi menempati posisi keempat terbesar. Besi ditemukan dalam kation Ferro (Fe2+) dan Ferri (Fe3+). Pada perairan alami dengan pH sekitar 7 dan kadar oksigen terlarut yang cukup, Ion ferro yang yang bersifat mudah larut dioksidasi menjadi ion ferri. Proses redoks besi melibatkan bakteri sebagai mediator Kadar Besi pada perairan alami berkisar antara 0,05-0,2 mg/liter (Boyd, 1988), kadar besi > 1,0 mg/liter dapat membahayakan kehidupan organisme akuatik. 2.5.8 Kadmium (Cd) Kadmium banyak digunakan dalam industri metalurgi, pelapisan logam, pigmen, baterai, peralatan elektronik, pelumas, peralatan fotografi, gelas, keramik, tekstil dan plastik. Kadar Kadmium pada perairan alami sekitar 0,0001-0,001 mg/liter. Untuk melindungi kehidupan ekosistem akuatik sebaiknya perairan memiliki kadar kadmium sekitar 0,0002 mg/liter (Effendi, 2003). 2.5.9 Timbal (Pb) Timbal pada perairan ditemukan dalam keadaan terlarut atau tersuspensi. Kelarutan timbal sangat rendah sehingga kadar timbal dalam air sangat sedikit. Kadar dan toksisitas timbal ditentukan oleh kesadahan, pH, alkalinitas dan kadar oksigen. Akumulasi timbal dalam tubuh manusia mengakibatkan ganguan pada otak dan ginjal

42

dan kemunduran mental pada anak-anak yang sedang berkembang. Pada Perairan yang diperuntukkan bagi air minum sebaiknya kadarnya tidak melebihi 0,1 mg/liter (Effendi, 2003) 2.5.10 Fosfat (PO4) Fosfat banyak digunakan sebagai pupuk, sabun atau detergen, bahan industri keramik dan minyak pelumas. Kadar Fosfor yang diperkenankan bagi kepentingan air minum adalah 0,2 mg/liter. Kadar fosfor pada perairan alami berkisar antara 0,005-0,02 mg/liter (Effendi, 2003). Fosfat terdapat dalam air alam atau air limbah sebagai senyawa Ortofosfat, Polifosfat dan Fosfat-organis. Ortofosfat adalah senyawa monomer seperti H2PO4-, HPO42dan PO43-. Sedangkan Polifosfat (juga disebut “Condensed Phosphates”) merupakan senyawa polimer seperti (PO3)63(heksametafosfat), P3O105- (Tripolifosfat). Setiap senyawa fosfat tersebut tedapat dalam bentuk terlarut, tersuspensi atau terikat di dalam sel organisme di dalam air. Dalam air limbah, senyawa fosfat dapat berasal dari limbah penduduk, industri dan pertanian. Di daerah pertanian, ortofosfat berasal dari bahan pupuk, yang masuk ke dalam sungai melalui drainase dan aliran hujan. Polifosfat dapat memasuki sungai melalui air buangan penduduk dan industri yang menggunakan bahan deterjen yang mengandung fosfat seperti industri pencucian, industri logam dan sebagainya. Fosfat organis terdapat dalam air buangan penduduk (tinja) dan sisa makanan. Fosfat Organis dapat juga terjadi dari

43

ortofosfat yang terlarut melalui proses biologis oleh bakteri maupun tanaman. Jika kadar fosfat pada air alami sangat rendah (<0,01 mg P/l), pertumbuhan tanaman dan ganggang akan terhalang, keadaan ini dinamakan oligotrop. Bila kadar lain atau nutrient sangat tinggi, pertumbuhan ganggang dan tanaman tidak terbatas (keadaan eutrop) (Allaerts, 1984). 2.6 Dampak Pencemaran Air Jenis dampak yang ditimbulkan oleh pencemaran air banyak sekali ragamnya. Dampak ini dapat terbagi dan dikategorikan ke dalam empat kelas antara lain Dampak terhadap kehidupan biota air, kualitas air tanah, kesehatan dan Estetika lingkungan. 2.6.1 Dampak terhadap Kehidupan Biota Air Zat pencemar di dalam air akan menurunkan kadar oksigen yang terlarut di dalam air. Oksigen diperlukan untuk mendegradasi / menguraikan zat-zat pencemar. Kehidupan air membutuhkan jumlah oksigen yang cukup. Jika kadar oksigennya menurun sampai pada tingkat tertentu, maka kehidupan biota perairan akan terganggu. Kematian biota perairan antara lain ikan-ikan dan tumbuhan air juga disebabkan oleh adanya zat-zat beracun. Jika bakteri mati, maka proses penjernihan air limbah secara alamiah juga akan mengalami hambatan. Polusi termal dari limbah juga akan mengganggu kehidupan biota perairan.

44

2.6.2 Dampak terhadap Kualitas Air Tanah Polutan akan meresap ke dalam tanah melalui poripori tanah. Pada proses peresapan ini, tanah akan menjadi jenuh. Hal ini akan menimbulkan gangguan terhadap air tanah, sebagai salah satu sumber air minum yang paling banyak digunakan. 2.6.3 Dampak terhadap Kesehatan Dampak terhadap kesehatan tergantung dari kualitas air, karena air merupakan media bagi penyebaran penyakit. Penularan penyakit dapat bermacam-macam yaitu : Air sebagai media hidup bagi mahluk hidup termasuk mikroba, air sebagai sarang penyebar penyaki dan jumlah air yang berkurang menyebabkan tidak tercukupinya kebutuhan manusia untuk membersihkan dirinya. Di Indonesia terdapat beberapa penyakit yang dikategorikan sebagai waterborn diseases atau penyakit yang dibawa oleh air. Penyakit ini dapat menyebar apabila mikroba penyebabnya dapat masuk ke dalam sumber air yang digunakan untuk kebutuhan sehari-hari. Jenis mikroba yang penyebarannya melalui air cukup banyak, antara lain bakteri, protozoa dan virus. Di bawah ini akan diuraikan beberapa penyakit yang termasuk dalam kategori waterborn diseases beserta agen pembawanya.

45

Tabel. 2.5. Jenis Penyakit Air Beserta Pembawanya Jenis pembawa Virus

Protozoa

Metazoa

No

Nama Pembawa

Penyakit yang ditimbulkan

1 2

Rotavirus Hepatitis A

Diare pada anak Hepatitis A

3 4

Poliomyelitis Vibrio cholerae Escherchia coli

Polio( myelitis anterior acuta ) Cholera diare/ dysentriae

5

Enteropatogenik Salmonella typhi

Thypus abdominalis

6 1

Salmonella parathypishigella dysentriae Entamoeba hystolitica Balantidia coli

Parathypus Dysentrie amoeba balantidiasis

2

Giarda Lamblia

Giardiasis

1

Ascaris lumbricoides

Ascariasis

2

Clonorchis sinensis

Chlonorchiasis

3

Diphyllobothrium latum

Diphylobothriasis

4 5

Taenia saginata / T.solium Schistosoma

Taeniasis Scistosomiasia

Sumber : Gunadharma, 1997

2.6.4 Dampak terhadap Estetika Lingkungan Proses Industri menghasilkan hasil samping berupa limbah / bahan buangan. Jumlah limbah yang dihasilkan berbanding lurus dengan tingginya kegiatan produksi. Limbah dapat diolah dengan cara diendapkan terlebih dahulu, namun metode ini menimbulkan dampak bau yang menyengat. Penumpukan limbah juga memerlukan wilayah yang luas agar tidak mengganggu sanitasi dan kesehatan di pemukiman penduduk. Masalah ini disebut sebagai masalah estetika lingkungan. Limbah minyak dan lemak juga menimbulkan masalah estetika lingkungan, yaitu sekitar tempat pembuangan limbah menjadi licin.

46

Pada tempat pembuangan dan pengolahan limbah, masalah bau umumnya timbul dari beberapa kegiatan antara lain : tangki pembuang limbah industri, tangki pembusuk limbah yang mengandung Hidrogen Sulfida (H2S) dan proses pengolahan bahan organik.

47

BAB III AIR LIMBAH

3.1 Sifat-Sifat Air Limbah

A

ir limbah mempunyai sifat-sifat yang dapat dibedakan menjadi tiga bagian yaitu: sifat fisik, sifat kimiawi dan sifat biologis. Adapun cara pengukuran yang dilakukan pada setiap jenis dari sifat-sifat tersebut dilakukan dengan cara yang berbeda-beda sesuai dengan keadaannya. Analisis jumlah dan satuan biasanya diterapkan untuk menelaah bahan kimianya, sedangkan analisis menggunakan penggolongan, banyak diterapkan untuk kandungan biologinya. Adapun gambaran lengkap tentang sifat fisik, sifat kimiawi, serta kandungan biologis dari air limbah serta sumber utama munculnya sifat itu dapat dilihat pada Tabel 2.1 di bawah (Matcalf dan Eddy, 1979).

48

Tabel 3.1 Sifat-Sifat Air Limbah dan Sumbernya Sifat-sifat Air Limbah Sifat fisik : 1

Warna 2 Bau 3 Endapan 4 Temperatur Sifat kimia : - Organik 1

Karbohidrat 2 Minyak, lemak, gemuk 3 Pestisida 4 Fenol 5 Protein 6 Deterjen 7 Lain-lain

Sumber asal air limbah Air buangan rumah tangga dan industri serta bangkai benda organis Pembusukan air limbah dan limbah industry Penyediaan air minum, air limbah rumahtangga dan industri, erosi tanah, aliran air rembesan Air limbah rumahtangga dan industri

Air limbah rumahtangga, perdagangan serta limbah industri Air limbah rumahtangga, perdagangan serta limbah industri Air limbah pertanian Air limbah industri Air limbah rumahtangga, perdagangan Air limbah rumahtangga, industri Bangkai bahan organik alamiah

Anorganik : 1 Kesadahan 2 Klorida 3 Logam berat 4 Nitrogen 5 Ph 6 Fosfor 7 Belerang

Air limbah dan air minum rumahtangga serta rembesan air tanah Air limbah dan air minum rumahtangga, rembesan air tanah dan pelunak air Air limbah industri Air limbah rumahtangga dan pertanian Air limbah industri Air limbah rumahtangga dan industri serta limpahan air hujan Air limbah dan air minum rumahtangga serta limbah industry

Bahan-bahan beracun : - Gas-gas 1 Hidrogen sulfida 2 Metan 3 Oksigen

Pembusukan limbah rumahtangga Pembusukan limbah rumahtangga Penyediaan air minum rumahtangga serta perembesan air permukaan

Sifat biologis : 1 Binatang 2 Tumbuh-tumbuhan 3 Protista 4 Virus

Saluran terbuka dan bangunan pengolah Saluran terbuka dan bangunan pengolah Air limbah rumahtangga dan bangunan pengolah Air limbah rumahtangga

49

3.2 Karakteristik Fisik Air Limbah Karakter fisik air limbah ditentukan oleh polutan yang masuk kedalam air limbah dan memberikan perubahan fisik pada air limbah tersebut. Karakteristik fisik tersebut adalah suhu, kekeruhan, warna dan bau yang disebabkan oleh adanya bahan tersuspesi dan terlarut didalamnya. Penentuan derajat kekotoran air limbah sangat dipengaruhi oleh adanya sifat fisik yang mudah terlihat. Adapun sifat fisik yang penting adalah kandungan zat padat sebagai efek estetika dan kejernihan serta bau dan warna dan juga temperatur. 3.2.1 Suhu Fluktuasi suhu  dalam  air  akan berpengaruh terhadap  kehidupan di  dalamn.  Peningkatan  dan penurunan suhu dalam air dipengaruhi  oleh  derajat  ketinggian tempat, komposisi substrat, kekeruhan, curah hujan, angin,  suhu limbah dan reaksi-reaksi kimia yang terjadi dalam air. Kenaikan suhu sebesar 10 oC dapat mengakibatkan ikan tertekan dan laju metabolisme meningkat dua kali lipat. Suhu optimal  beberapa jenis moluska adalah 20 oC, dan apabila melampaui batas tersebut akan   mengakibatkan berkurangnya aktivitas kehidupannya (Haslam, 1995). 3.2.2 Padatan Terlarut dan Tersuspensi Besarnya padatan tersuspensi dalam suatu perairan akan menurunkan penetrasi cahaya, sehingga akan dapat menurunkan aktivitas foto­sintesis fitoplankton dan algae.

50

Pada  dasar  perairan,  padatan tersuspensi  secara perlahan akan menutupi organisme bentos  dan dapat mempengaruhi jaring-jaring pangan. Padatan tersuspensi dalam suatu perairan disebabkan oleh  banyak faktor seperti lumpur, bahan organik, detritus,  plankton, dan limbah  domestik, sehingga menimbulkan  kekeruhan  yang  tinggi dalam suatu perairan. Padatan total (residu) adalah bahan yang tersisa setelah air sampel mengalami evaporasi dan pengeringan pada suhu tertentu. Residu dianggap sebagai kandungan total bahan terlarut dan tersuspensi dalam air. Selama penentuan residu ini, sebagian besar bikarbonat yang merupakan anion utama di perairan telah mengalami transformasi menjadi karbondioksida, sehingga karbondioksida dan gas – gas lain yang menghilang pada saat pemanasan tidak tercakup dalam nilai padatan total (Boyd, 1988). Padatan yang terdapat di perairan diklasifikasikan berdasarkan ukuran diameter partikel. Padatan tersuspensi total (total suspended solid atau TSS) adalah bahan dasar tersuspensi yang tertahan pada saringan milipore dengan diameter pori 0,45 mikrometer. TSS terdiri atas lumpur dan pasir halus serta jasad-jasad renik, yang terutama disebabkan oleh kikisan tanah erosi tanah yang terbawa ke dalam air (Effendi, 2003). Padatan yang mudah mengendap (Settable solid) adalah jumlah padatan tersuspensi yang dapat diendapkan selama periode waktu tertentu dalam wadah yang berbentuk kerucut terbalik. Padatan terlarut total (Total Dissolved

51

Solid atau TDS) adalah bahan – bahan terlarut (diameter <10-6mm) dan koloid (diameter 10-6 – 10-3) yang berupa senyawa-senyawa kimia bahan lain, yang tidak tersaring pada kertas saring berdiameter 0,45mikrometer (Rao, 1992). TDS biasanya disebabkan oleh bahan organik yang berupa ion – ion yang biasa ditemukan di perairan. Berdasarkan sifat volatilitas (penguapan) pada suhu 6000C, padatan tersuspensi dan terlarut dibedakan menjadi volatile solids dan non volatile atau fixed solids. Volatile solid adalah bahan organik yang teroksidasi pada pemanasan dengan suhu 6000C, sedangkan non volatile solid adalah fraksi bahan organik yang tertinggal sebagai abu pada suhu tersebut (Rao, 1992). Nilai TDS perairan sangat dipengaruhi oleh pelapukan batuan, limpasan dari tanah, dan pengaruh antropogenik (berupa limbah domistik dan industri). Bahan – bahan tersuspensi yang terlarut dalam perairan alami tidak bersifat toksik, akan tetapi jika berlebihan, terutama TSS dapat meningkatkan nilai kekeruhan, yang selanjutnya akan menghambat penetrasi cahaya matahari ke kolam air dan akhirnya berpengaruh terhadap fotosintesis di perairan (Effendi, 2003). Rasio antara padatan terlarut dan kedalaman rata – rata perairan merupakan salah satu cara untuk menilai produktivitas perairan. Perbandingan antara TDS dan kedalaman rata – rata ini dikenal sebagai Morphoedaphic Index (MEI).

52

3.3 Karakteristik Kimia Karakteristik kimia air limbah ditentukan dengan adanya polutan dari bahan bahan kimia (chemical). Chemical tersebut terdapat dalam bentuk terlarut dalam bentuk ion-ion dan tersuspensi dalam bentuk senyawanya. Kandungan bahan kimia yang ada di dalam air limbah sebagai polutan akan menimbulkan dampak negatif bagi lingkungan melalui berbagai kemungkinan reaksi biokimia. Bahan organik terlarut dapat menghabiskan oksigen dalam limbah serta akan menimbulkan rasa dan bau yang tidak sedap pada penyediaan air bersih. Selain itu, akan lebih berbahaya apabila bahan tersebut merupakan bahan yang beracun. Adapun bahan kimia yang penting yang ada di dalam air limbah pada umumnya dapat diklasifikasikan sebagai berikut (Sugiharto, 1987) : 1. Bahan organik 7. 8. 2. pH 9. 3. Klorida

Protein

12.

Logam berat

Karbohidrat

13.

Metan

Minyak& Lemak

14.

Nitrogen

4. Kebasaan 5. Sulfur 6. Zat beracun

Fenol Bahan anorganik

15. 16.

Fosfor Gas

10. 11.

3.3.1 Oksigen Terlarut Kandungan oksigen (O2) terlarut merupakan hal yang paling penting bagi kelangsungan hidup organisme perairan,  sehingga  penentuan kadar O2  terlarut dalam air dapat dijadikan  ukuran  untuk menentukan  mutu air. Analisis O2 terlarut merupakan kunci yang dapat

53

menentukan tingkat pencemaran suatu perairan maupun jenis penggolongan limbah yang  diperlukan. Menurut  Husin (1988), kemampuan air untuk membersihkan pencemaran secara alamiah adalah banyak tergantung pada kadar O2 terlarut dan organisme pengurai. Jika tidak  ada senyawa beracun,  maka kandungan O2 terlarut minimum  sebesar  2 mg/l sudah cukup  mendukung kehidupan organisme perairan secara normal. Kandungan O2 terlarut  erat kaitannya dengan karbondioksida (CO2),  karena CO2 merupakan salah satu gas yang penting untuk kehidupan  organisme fotosintetik yang akan dipergunakan  dalam pembentukan senyawa organik. 3.3.2 Kebutuhan Oksigen Biokimia (BOD) Kebutuhan oksigen biokimia (BOD) merupakan ukuran  banyaknya oksigen yang diperlukan oleh jasad pengurai untuk merombak  bahan organik  yang  ada dalam perairan dalam  volume  air  tertentu. Secara umum  BOD diukur dalam jangka waktu lima  hari, sehingga dikenal sebagai BOD5, artinya banyaknya oksigen yang  diper­ gunakan  oleh mikro-organisme pengurai  dalam menguraikan bahan organik  baik yang terlarut maupun yang tersuspensi  selama  lima hari pada suhu konstan 20 o C (Alaerts dan Santika, 1984). Peningkatan  nilai BOD5 merupakan petunjuk adanya penurunan kandungan oksigen terlarut yang disebabkan oleh peningkatan jumlah populasi organisme  pengurai

54

dan meningkatnya laju penguraian.  Perairan yang memiliki  nilai BOD tinggi dan tidak  mempunyai kemampuan meningkatkan kandungan oksigen terlarutnya akan sangat  berbahaya bagi  kehidupan  biota  akuatik yang ada (Saeni,  1989). 3.3.3 Kebutuhan Oksigen Kimiawi (COD) Kebutuhan  oksigen  kimiawi (COD) merupakan  jumlah  oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi seluruh bahan kimia dalam air. Nilai COD selalu lebih besar atau sama dengan kebutuhan  oksigen biokimia suatu perairan, hal ini karena jumlah senyawa kimia yang dapat  dioksidasi secara kimia lebih besar dibandingkan  dengan secara  biokimia (Saeni, 1989). Menurut  Alaerts  dan Santika (1987), kebutuhan oksigen kimiawi merupakan jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasi seluruh bahan organik secara kimia  dengan menggunakan oksidator kalium bikromat  (K2Cr2O7) dengan katalis perak sulfat (Ag2SO4). Parameter BOD dan COD adalah dua parameter yang saling melengkapi, yakni BOD biasa­nya  digunakan sebagai  indikator parameter limbah yang mudah terurai seperti limbah domestik, sedangkan COD biasanya digunakan sebagai indikator pencemaran limbah yang tidak dapat terurai oleh bantuan mikroorganisme seperti limbah industri.

55

3.3.4 Minyak dan Lemak Minyak dan lemak yang mencemari perairan dapat berasal  dari kendaraan bermotor pada perairan, buangan industri, maupun  dari buangan domestik. Adanya minyak dan lemak dalam  suatu  perairan dapat mengakibatkan berkurangnya penetrasi  sinar  matahari ke dalam air, menurunnya konsentrasi oksigen terlarut karena  meng­ hambat  difusi udara dengan permukaan air.  Hal tersebut  akan dapat mengganggu kehidupan. Minyak dan lemak membentuk ester dan alkohol atau gliserol dengan asam gemuk. Gliserid dari asam gemuk ini berupa cairan dalam keadaan biasa dikenal sebagai minyak dan apabila dalam bentuk padat dan kental dikenal sebagai lemak. Minyak dan lemak tergolong benda yang tidak mudah diuraikan oleh bakteri. Bahan-bahan asam dapat menghancurkannya untuk menghasilkan gliserin dan asam gemuk (Sugiharto, 1987). 3.4 Baku Mutu Air Penetapan kualitas air didasarkan pada Baku Mutu Air yang berlaku. Untuk kriteria kualitas air minum ditetapkan berdasarkan Peraturan Pemerintah Nomor: 20 Tahun 1990, tentang Pengendalian Pencemaran Air. Khusus untuk Provinsi Bali telah dikeluarkannya Keputusan Gubernur Bali Nomor 515 Tahun 2000 Tentang Standar Baku Mutu Lingkungan. Kualitas air laut yang peruntukkannya sebagai tempat pariwisata, rekreasi (mandi, renang dan selam) ditetapkan berdasarkan Baku Mutu Lingkungan sesuai dengan Keputusan Menteri Negara Kependudukan

56

dan Lingkungan Hidup Nomor: Kep-02/MenKLH/1988 Tentang Pedoman Penetapan Baku Mutu Lingkungan. Baku mutu air pada sumber air, disingkat baku mutu air, adalah : batas kadar yang diperbolehkan bagi zat atau bahan pencemar terdapat dalam air, namun air tetap berfungsi sesuai dengan peruntukannya. Baku mutu air laut adalah batas atau kadar mahluk hidup, zat, energi atau komponen lain yang ada atau harus ada dan zat atau bahan pencemar yang ditenggang adanya dalam air laut. Air pada sumber air menurut kegunaannya digolongkan menjadi 4 golongan, yaitu: G o l o n g a n : air yang dapat digunakan sebagai A air minum secara langsung tanpa pengolahan terlebih dahulu G o l o n g a n : air yang dapat digunakan sebagai air B baku untuk diolah sebagai air minum dan keperluan rumah tangga. G o l o n g a n : air yang dapat dipergunakan untuk C keperluan perikanan dan peternakan. G o l o n g a n : air yang dipergunakan untuk keperluan D dan dapat dimanfaatkan untuk usaha perkotaan, industri, listrik tenaga air. 3.5 Karakteristik Limbah Domestik Komponen limbah cair menurut (Tchobanoglous & Eliassen dalam Soeparman, 2001) antara lain limbah cair domestik (domestic waste water), limbah cair industri (industrial waste water), rembesan dan luapan (infiltration and inflow).

57

Gambar.3.1. Komposisi dan Persentase Komponen Bahan Organik dalam limbah (Tebbut, 1992)

Limbah cair domestik adalah hasil buangan dari perumahan, bangunan, perdagangan, perkantoran dan sarana sejenisnya. Limbah cair domestik mengandung susunan senyawa organik, baik itu alami maupun sintetis. Senyawa ini masuk ke dalam badan air sebagai hasil dari aktivitas manusia. Penyusun utamanya berupa polysakarida (karbohidrat), polipeptida (protein), lemak (fats) dan asam nukleat (nucleid acid). Sumber limbah organik di perairan adalah limbah domestik (rumah tangga dan perkotaan). Komposisi bahan organik dalam limbah domestik ditunjukkan dalam diagram di bawah ini (Tebbut, 1992). Volume aliran limbah cair bervariasi tergantung pada tipe rumah.Pada limbah cair terdapat beban BOD kira-kira 80 gram per orang per hari.

58

Tabel 3.2. Perkiraan volume aliran limbah cair dan beban BOD yang dihasilkan dari berbagai jenis bangunan dan pelayanan Jenis Bangunan

Volume Limbah Cair (liter/orang/hari)

Beban BOD (gram/orang/hari)

Perumahan Penginapan (Hotel dan Motel) Restoran

400 200 25-40

100 80 20

600 – 1200

30

60 – 120

25

No 1 2 3 4 5

Rumah Sakit Pabrik

Sumber : Hammer, 1977

Menurut (Hammer,1977) komponen-komponen dalam limbah cair akan mengalami penyusutan setelah mengalami pengendapan dan diolah secara biologis sebanyak kurang lebih 6 %. 3.6 Pengolahan Air Limbah Tujuan utama pengolahan limbah adalah untuk mengurangi BOD, partikel tercampur serta membunuh organisme patogen. Selain itu, diperlukan juga tambahan pengolahan untuk menghilangkan bahan nutrisi, komponen beracun, serta bahan yang tidak dapat didegradasikan agar kosentrasi yang ada menjadi rendah. Untuk itu diperlukan pengolahan yang bertahap (Sugiharto, 1987). 3.6.1 Pengolahan Secara Fisika Pada umumnya, sebelum dilakukan pengolahan lanjutan terhadap air limbah, diinginkan agar bahan-bahan tersuspensi berukuran besar dan yang mudah mengendap atau bahan-bahan yang terapung disisihkan terlebih dahulu. Penyaringan (filtering) merupakan cara yang

59

efisien dan murah untuk menyisihkan bahan tersuspensi yang berukuran besar. Bahan tersuspensi yang mudah mengendap dapat disisihkan secara mudah dengan proses pengendapan.  Parameter desain yang utama untuk proses pengendapan ini adalah kecepatan mengendap partikel dan waktu detensi hidrolis di dalam bak pengendap. Proses flotasi banyak digunakan untuk menyisihkan bahan-bahan yang mengapung seperti minyak dan lemak agar tidak mengganggu proses pengolahan berikutnya. Flotasi juga dapat digunakan sebagai cara penyisihan bahan-bahan tersuspensi (clarification) atau pemekatan lumpur endapan (sludge thickening) dengan memberikan aliran udara ke atas (air flotation). Proses filtrasi di dalam pengolahan air limbah, biasanya dilakukan untuk mendahului proses adsorbsi atau proses reverseosmosis-nya, akan dilaksanakan untuk menyisihkan sebanyak mungkin partikel tersuspensi dari dalam air agar tidak mengganggu proses adsorbsi atau menyumbat membran yang dipergunakan dalam proses osmosa. Proses adsorbsi, biasanya dengan karbon aktif, dilakukan untuk menyisihkan senyawa aromatik (misalnya: fenol) dan senyawa organik terlarut lainnya, terutama jika diinginkan untuk menggunakan kembali air limbah tersebut. Teknologi membran (reverse osmosis) biasanya diaplikasikan untuk penggunaan kembali air yang diolah. Biaya instalasi dan operasinya sangat mahal.

60



a. Proses Penambahan Oksigen (Aerasi) Pengambilan zat pencemar yang terkandung di dalam air limbah merupakan tujuan pengolahan air limbah. Salah satu usaha dari pengambilan zat pencemar tersebut adalah penambahan oksigen sehingga konsentrasi zat pencemar akan berkurang atau hilang. Ada dua cara menambahkan oksigen ke dalam air limbah, yaitu : 1. Memasukkan udara ke dalam air limbah 2. Memaksa air ke atas untuk berkontak dengan oksigen b. Memasukkan udara ke dalam Air Limbah Merupakan proses memasukkan udara atau oksigen murni ke dalam air limbah melalui nozzle.

Gambar 3.2 Aerasi dengan memasukkan udara ke dalam air limbah

Apabila nozzle diletakkan di tengah – tengah, maka akan meningkatkan kecepatan berkontaknya gelembung udara tersebut dengan air limbah, sehingga proses pemberian oksigen akan berjalan lebih cepat. Oleh karena itu, biasanya nozzle ini diletakkan pada dasar bak aerasi.

61

Udara yang dimasukkan adalah berasal dari udara luar yang dipompakan ke dalam air limbah oleh pompa tekan (Sugiharto, 1987).

a.

Memaksa air ke atas untuk berkontak dengan oksigen Merupakan cara mengontakkan air limbah dengan oksigen malalui pemutaran baling – baling yang diletakkan pada permukaan air limbah. Akibat dari pemutaran ini, air limbah akan terangkat ke atas dan dengan terangkatnya maka air limbah akan mengadakan kontak langsung dengan udara sekitarnya. Pengalaman menunjukkan bahwa 43 – 123 m3 udara diperlukan untuk menguraikan 1 kg BOD atau bila menggunakan aerator mekanis diperlukan 0,7 -0,9 kg oksigen/jam untuk dimasukka ke dalam lumpur aktif (Sugiharto, 1987).

Gambar 3.3. Aerasi dengan Menggunakan Baling-Baling

62

Pengolahan limbah dengan metode aerasi, yang paling penting adalah pengaturan penyediaan udara dalam bak aerasi, dimana bakteri aerob akan memakan bahan organik di dalam air limbah dengan bantuan O2. Penyediaan ini bertujuan untuk meningkatkan kenyamanan lingkungan dan kondisi sehingga bakteri pemakan bahan organik dapat tumbuh dan berkembangbiak dengan baik dan kelangsungan hidupnya terjamin. Penyediaan udara yang lancar dapat mencegah terjadinya pengendapan di dalam bak aerasi. Adanya endapan akan menyebabkan terjadinya penahanan pemberian oksigen ke dalam sel. Dengan demikian, akan menyebabkan timbulnya situasi bakteri anaerobik. Oleh karena pemberian oksigen yang cepat melalui jet aerator serta pemutaran dengan baling-baling untuk mencegah timbulnya gumpalan akan meningkatkan penyerapan oksigen. Peralatan mekanik yang sering diguanakan dalam pengolahan limbah cair dengan metode aerasi adalah aerator. Beberapa jenis aerator diantaranya (Siregar, 2005): 1.Low speed surface aerator 2. High speed floating aerator 3. Submersible aerator 4. Disk diffuser

d. Low speed surface aerator Pada Low speed surface aerator, sistem aerasi ini dapat memenuhi dua fungsi secara bersamaan, yaitu pengadukan air limbah dengan benar dalam upaya menjaga solid

63

tersuspensi dan terbentuknya sistem yang homogen, serta memberikan oksigen yang dibutuhkan. Kemampuan menyediakan oksigen bervariasi antara 1,6-1,8 kg O2/kW. Aerator akan mengambil air dari bawah tangki dan membuangnya ke permukaan. Air akan menjadi butiran – butiran yang akan bersentuhan dengan udara sehingga mengandung udara dan kembali masuk kedalam air limbah. Low speed aerator terdiri atas rotor yang disentuhkan pada Geared motor reducing dengan menggunakan connecting shaft. Seluruh unit dapat diletakkan pada lantai beton atau struktur besi, namun ada juga low speed aerator tipe floating dimana seluruh unit diletakkan pada pontoon. Reducer yang digunakan memiliki safety factor sama dengan atau lebih besar dari dua. Bearing bersifat anti-air dan diperkuat untuk mencegah axial dan radial stress pada aerator. Motor yang digunakan adalah IP 55 yang tahan air (watertight) dengan ventilasi luar yang menggunakan kipas. Rotor dapat dibuat dari steel atau reinforced polyester yang di dalamnya diisi dengan polyurethane foam. Dengan menggunakan reinforced polyester maka densitas rotor akan lebih kecil dari satu sehingga mengapung. Hal ini akan memudahkan pemasangan dan mengurangi dynamic axial stress pada reducer.

e. High Speed Floating Aerator Pada high speed floating aerator, sistem aerasi ini dapat memenuhi dua fungsi secara bersamaan, yaitu pengaduan air limbah dengan benar dalam upaya menjaga

64

solid tersuspensi dan terbentuknya sistem yang homogen, serta memberikan oksigen yang dibutuhkan. Kemampuan menyediakan oksigen bervariasi antara 1,3-1,5 kg O2/kW. Sama halnya dengan low speed surface aerator, air ditarikdari dasar bak dan dilemparkan ke udara sehingga terjadi transfer oksigen ke air. Perbedaan utama terletak pada kecepatan rpm dalam menggerakkan impeler. Impeler langsung dihubungkan dengan shaft dari motor secara vertikal tanpa ada gear.High speed aerator diletakkan pada fixed floating base sehingga tidak memerlukan lantai atau struktur besi seperti low speed surface aerator. High speed aerator terdiri atas stainless steel propeller, rotoflector, dan air cooled electric motor (IP 56) tahan air dan dipasang dengan posisi vertikal. Motor dan reflektor sudah diseimbangkan untuk keperluan pengoperasian peralatan. Channel pengisap yang terdapat dibawah aerator terbuat dari stainless steel yang dipadukan dengan anti-vortex sehingga pengaturan feed cukup baik. Channel penghisap ini juga dilengkapi dengan jaring – jaring untuk mencegah kerusakan propeler. Floating base terbuat dari fiberglass reinforced polyester dan diisi dengan polyurethane foam. Di sekelilingnya terdapat empat titik untuk mengikat aerator dengan stainless steel cable yang diikatkan ke pinggir bak. Karena tidak ada bagian-bagian yang harus ditempatkan di dalam air, maintenance alat ini sangat mudah.

65



f. Submersible Aerator Pada submersible aerator, sistem aerasi harus memenuhi dua fungsi secara bersamaan, yaitu pengaduan air limbah dengan benar dalam upaya menjaga solid tersuspensi dan terbentuknya sistem yang homogen, serta menyediakan oksigen yang dibutuhkan. Peralatan ini banyak digunakan dalam IPAL skala kecil dan sedang karena sangat baik untuk menambahkan oksigen pada plant yang sudah ada. Pilihan power yang tersedia adalah 0,75-55 kW. Operasi dari submersible aerator seluruhnya berada di dalam air. Turbin impeler yang terdapat dalam aeration housing menyebabkan terjadinya kondisi vakum. Akibatnya, udara terisap dari permukaan air masuk ke bawah melalui pipa. Sementara itu, air masuk ke dalam turbin melalui celah antara motor dan aerator housing dan tercampur dengan udara sebelum dikeluarkan melalui difusor dengan kecepatan tinggi. Kecepatan tinggi ini menyebabkan terbentuknya butiran-butiran halus dari udara yang menjamin tercapainya transfer oksigen yang diinginkan. Pengoperasian alat ini membutuhkan sedikit keahlian. Kebutuhan oksigen dapat bervariasi dengan menghubungkannya dengan air blower melalui pipa udara, yang dapat meningkatkan transfer oksigen hingga 50%. Submersible aerator terdiri atas electrical motor (squirrel cage class F insulation) yang di-coupling langsung dengan impeler. Motor yang digunakan serupa dengan submersible pump, waterproof type. Impeler dan shaft terbuat dari stainless steel, sedangkan diffusor plate dan housing terbuat dari galvanized steel.

66

Submersible aerator dimasukkan ke dalam air dengan menggunakan rantai yang dihubungkan ke lifting lug yang terdapat di atas motor. Penggunaan alat pembantu untuk mengangkat dapat dilakukan, tergantung pada berat alat ini.

g. Disk Diffuser Pada disk diffuser, sistem aerasi harus memenuhi dua fungsi secara bersamaan, yaitu pengaduan air limbah dengan benar dalam upaya menjaga solid tersuspensi dan terbentuknya sistem yang homogen, serta menyediakan oksigen yang dibutuhkan. Penggunaan diffuser harus dilakukan bersamaan dengan blower sebagai alat penghasil udara yang dilewatkan melalui diffuser. Diffuser dapat berupa fine bubble dan coarse bubble dengan berbagai material dan bentuk. Udara yang disuplai oleh blower dilewatkan melalui diffuser yang terdiri atas membran karet yang diikatkan pada disk. Saat udara bertekanan masuk ke dalam diffuser maka terjadi bukaan pada diffuser dan udara keluar, menghasilkan gelembung-gelembung udara pada air. Jika suplai udara dihentikan maka diffuser akan tertutup secara otomatis. Disk diffuser terbuat dari materi anti-korosi, misalnya keramik, PVC, dan EPDM. Setiap disk diffuser dari manufacturer yang berbeda memiliki cara pemasangan yang berbeda, ada yang menggunakan clamp, ada yang menggunakan drat.

67

3.6.2. Pengolahan Secara Kimia Pengolahan air limbah secara kimia biasanya dilakukan untuk menghilangkan partikel-partikel yang tidak mudah mengendap (koloid), logam-logam berat, senyawa fosfor, dan zat organik beracun; dengan membubuhkan bahan kimia tertentu yang diperlukan.  Penyisihan bahan-bahan tersebut pada prinsipnya berlangsung melalui perubahan sifat bahan-bahan tersebut, yaitu dari tak dapat diendapkan menjadi mudah diendapkan (flokulasi-koagulasi), baik dengan atau tanpa reaksi oksidasi-reduksi, dan juga berlangsung sebagai hasil reaksi oksidasi.  Pengendapan bahan tersuspensi yang tak mudah larut dilakukan dengan membubuhkan elektrolit yang mempunyai muatan yang berlawanan dengan muatan koloidnya agar terjadi netralisasi muatan koloid tersebut, sehingga akhirnya dapat diendapkan. Penyisihan logam berat dan senyawa fosfor dilakukan dengan membubuhkan larutan alkali (air kapur misalnya) sehingga terbentuk endapan hidroksida logam-logam tersebut atau endapan hidroksiapatit.  Endapan logam tersebut akan lebih stabil jika pH air > 10,5 dan untuk hidroksiapatit pada pH > 9,5.  Khusus untuk krom heksavalen, sebelum diendapkan sebagai krom hidroksida [Cr(OH)3], terlebih dahulu direduksi menjadi krom trivalent dengan membubuhkan reduktor (FeSO4, SO2, atau Na2S2O5). Penyisihan bahan-bahan organik beracun seperti fenol dan sianida pada konsentrasi rendah dapat dilakukan dengan mengoksidasinya dengan klor (Cl2), kalsium permanganat,

68

aerasi, ozon hidrogen peroksida.Pada dasarnya kita dapat memperoleh efisiensi tinggi dengan pengolahan secara kimia, akan tetapi biaya pengolahan menjadi mahal karena memerlukan bahan kimia. 3.6.3. Pengolahan Secara Biologi Semua air limbah yang biodegradable dapat diolah secara biologi. Sebagai pengolahan sekunder, pengolahan secara biologi dipandang sebagai pengolahan yang paling murah dan efisien. Dalam beberapa dasawarsa telah berkembang berbagai metode pengolahan biologi dengan segala modifikasinya.Pada dasarnya, reaktor pengolahan secara biologi dapat dibedakan atas dua jenis, yaitu: 1.    Reaktor pertumbuhan tersuspensi (suspended growth reaktor); 2.    Reaktor pertumbuhan lekat (attached growth reaktor). Di dalam reaktor pertumbuhan tersuspensi, mikroorganisme tumbuh dan berkembang dalam keadaan tersuspensi.  Proses lumpur aktif yang banyak dikenal berlangsung dalam reaktor jenis ini. Proses lumpur aktif terus berkembang dengan berbagai modifikasinya, antara lain: oxidation ditch dan kontak-stabilisasi. Dibandingkan dengan proses lumpur aktif konvensional, oxidation ditch mempunyai beberapa kelebihan, yaitu efisiensi penurunan BOD dapat mencapai 85%-90% (dibandingkan 80%-85%) dan lumpur yang dihasilkan lebih sedikit.  Selain efisiensi yang lebih tinggi (90%-95%), kontak stabilisasi mempunyai

69

kelebihan yang lain, yaitu waktu detensi hidrolis total lebih pendek (4-6 jam).  Proses kontak-stabilisasi dapat pula menyisihkan BOD tersuspensi melalui proses absorbsi di dalam tangki kontak sehingga tidak diperlukan penyisihan BOD tersuspensi dengan pengolahan pendahuluan. Kolam oksidasi dan lagoon, baik yang diaerasi maupun yang tidak, juga termasuk dalam jenis reaktor pertumbuhan tersuspensi. Untuk iklim tropis seperti Indonesia, waktu detensi hidrolis selama 12-18 hari di dalam kolam oksidasi maupun dalam lagoon yang tidak diaerasi, cukup untuk mencapai kualitas efluen yang dapat memenuhi standar yang ditetapkan.  Di dalam lagoon yang diaerasi cukup dengan waktu detensi 3-5 hari saja . Di dalam reaktor pertumbuhan lekat, mikroorganisme tumbuh di atas media pendukung dengan membentuk lapisan film untuk melekatkan dirinya. Berbagai modifikasi telah banyak dikembangkan selama ini, antara lain: 1. trickling filter 2. cakram biologi

3. filter terendam 4. reaktor fludisasi

Seluruh modifikasi ini dapat menghasilkan efisiensi penurunan BOD sekitar 80%-90%. Ditinjau dari segi lingkungan dimana berlangsung proses penguraian secara biologi, proses ini dapat dibedakan menjadi dua jenis : 1.  Proses aerob, yang berlangsung dengan hadirnya oksigen; 2.   Proses anaerob, yang berlangsung tanpa adanya oksigen. 70

Apabila BOD air limbah tidak melebihi 400 mg/l, proses aerob masih dapat dianggap lebih ekonomis dari anaerob.  Pada BOD lebih tinggi dari 4000 mg/l, proses anaerob menjadi lebih ekonomis.Dalam prakteknya saat ini, teknologi pengolahan limbah cair mungkin tidak lagi sesederhana seperti dalam uraian di atas.  Namun pada prinsipnya, semua limbah yang dihasilkan harus melalui beberapa langkah pengolahan sebelum dibuang ke lingkungan atau kembali dimanfaatkan dalam proses produksi, dimana uraian di atas dapat dijadikan sebagai acuan. 3.7. Komponen Pengolahan Air Limbah Untuk air limbah misalnya, pengolahan dapat dilakukan baik secara lumpur aktif (activated sludge), penapis biologis (trickling filter), kolam oksidasi (oxidation ponds), dan sebagainya, kesemuannya melibatkan peranan mikroba di dalam suatu proses. Dengan demikian, untuk mencapai hasil yang maksimum, perhitungan sifat serta bentuk mikroba yang terlibat di dalamnya harus mendapatkan perhatian, agar jasad hidup tersebut dapat berkembang secara baik sesuai dengan lingkungannya (Suriawiria, 1996). a.

Lumpur aktif Lumpur aktif adalah materi tidak larut yang selalu tampak kehadirannya di dalam setiap tahap pengolahan, tersusun oleh serat-serat organik yang kaya akan sellulosa, dan di dalamnya terhimpun kehidupan mikroba. Didalam

71

lumpur aktif mikroorganisme dibagi kedalam empat kelompok (1) Mikroorganisme pembentuk flok yaitu bakteri yang berperan dalam pembentukan flok, (2) Kelompok saprofit sebagian besar masih terdiri dari bakteri yang berperan dalam memecah senyawa-senyawa organik, (3) Kelompok predator yaitu protozoa, memanfaatkan bakteri sebagai makanannya, dan (4) mikroorganisme pengganggu yaitu bakteri berfilamen dan jamur yang dapat mengurangi rapat massa dan menimbulkan bulking. Reaksi asimilasi dalam proses lumpur aktif dapat ditulis sebagai berikut: bakteri

CHONS + O2 + Nutrien → CO2 + NH3 + C5H7NO2 + produk lain + sel baru Materi organik

Senywa organik sederhana

Proses lumpur aktif banyak dipakai dalam pengolahan air limbah yang mengandung senyawa organik tinggi, terutama berbentuk domestik, atau buangan yang berasal dari pemukiman padat. Bentuk pengolahan limbah dengan menggunakan lumpur aktif sangat sederhana dilengkapi dengan bak aerasi dan bak sedimentasi. Di dalam bak aerasi terjadi proses penguraian senyawa organik oleh mikroorganisme (Suriawiria, 1996). b.

Penapis biologis (filter trickling) Saringan atau filter trickling adalah bejana yang tersusun oleh lapisan materi yang kasar, keras, tajam dan kedap air. Kegunaannya adalah mengolah air limbah dengan

72

mekanisme aliran air yang jatuh dan mengalir perlahanlahan melalui batu untuk kemudian tersaring (Suriawiria, 1996). c.

Proses penambahan oksigen (Aerasi) Penambahan oksigen bertujuan untuk meningkatkan kenyamanan lingkungan dan kondisi sehingga pemakan bahan organik dapat tumbuh dan berbiak dengan baik sehingga kelangsungan hidupnya terjamin. Penyediaan udara yang lancar dapat mencegah terjadinya pengendapan di dalam bak aerasi. Adanya endapan akan menyebabkan terjadinya penahanan pemberian oksigen ke dalam sel. Dengan demikian akan menyebabkan timbulnya situasi bakteri anaerobik. Pada praktiknya terdapat 2 cara untuk menambahkan oksigen ke dalam air limbah, yaitu: 1. Memasukan udara ke dalam air limbah Cara ini dilakukan dengan memasukan udara atau oksigen murni ke dalam air limbah melalui benda porous atau nozzle.Apabila nozzle diletakkan di tengah-tengah, maka akan meningkatkan kecepatan kontaknya gelembung udara tersebut dengan air limbah, sehingga proses pemberian oksigen akan berjalan lebih cepat. Oleh karena itu, biasanya nozzle diletakkan pada dasar bak aerasi. Udara yang dimasukkan adalah udara yang berasal dari luar yang dipompakan kedalam air limbah oleh pompa tekan(Sugiharto, 1987).

73

2.

Memaksa Air ke Atas untuk Kontak dengan Oksigen Ini dilakukan dengan cara mengontakkan air limbah dengan oksigen melalui pemutaran baling-baling yang diletakkan pada permukaan air limbah. Akibat dari pemutaran ini, air limbah akan terangkat ke atas sehingga air limbah akan mengadakan kontak langsung dengan udara sekitarnya.Bakteri diperlukan untuk menguraikan bahan organik yang ada dalam air limbah. Oleh karena itu, diperlukan jumlah bakteri yang cukup untuk menguraikan bahan-bahan tersebut. Bakteri itu sendiri akan berkembang biak apabila jumlah makanan yang terkandung di dalamnya cukup tersedia, sehingga pertumbuhan bakteri dapat dipertahankan secara konstan. Tahap pertumbuhan mikroorganisme dapat dibagi dalam 4 tahap, yaitu : 1. Fase Lag : merupakan waktu yang dibutuhkan mikroorganisme untuk aklimatisasi yang mana laju pertumbuhan mendekati nol yang berarti suspensi mikroba dan kandungan senyawa organik tidak mengalami perubahan. 2. Fase eksponensial : jumlah sel meningkat secara eksponensial karena mikroorganisme mengalami fase pertumbuhan, laju konversi substrat mencapai maksimun pada fase ini dan terjadi akumulasi produk-produk metabolit. Pada fase ini suspensi mikroba mencapai maksimal dan kandungan senyawa organik terlarut menjadi minimun. Keberlangsungan kondisi puncak fase eksponensial tergantung pada komposisi biomassa, nutrien dan kondisi lingkungan.

74





3. Fase stasioner : fase dengan kecepatan pertumbuhan dan kematian sel seimbang, tidak ada peningkatan sel dan metabolisme menurun, akumulasi metabolit toksik tinggi yang akhirnya menuju fase terakhir, yaitu kematian. 4. fase kematian : sebagian besar sel mati sehingga sehingga produktivitas menurun, akumulasi metabolit toksik tetap tinggi (Sugiharto, 1987).

3.8

Mikroorganisme Pengurai Komponen Limbah Proses penanganan air limbah secara biologis terdiri atas campuran mikroorganisme yang mampu memetabolisme limbah organik. Mikroorganisme yang diketemukan dalam air dan air limbah digolongkan dalam empat group, yaitu: virus, organisme prokariotik, organisme eukariotik, dan invertebrata sederhana. Organisme prokariotik dan eukariotik bersel tunggal, sedangkan invertebrata bersel jamak. Virus adalah partikel-partikel yang tidak hidup dan berikatan dengan mikroorganisme yang mendapat perhatian utama baik dalam air maupun dalam penanganan air limbah (Laksmi,1990). Bakteri merupakan kelompok mikroorganisme terpenting dalam sistem penanganan air limbah. Dalam air dan penanganan air limbah bakteri penting karena kultur bakteri dapat digunakan untuk menghilangkan bahan organik dan mineral-mineral yang tidak diinginkan dari air limbah. Beberapa jenis mikroba yang berperan dalam proses biodegradasi disajikan dalam Tabel 3.3

75

Tabel 3.3.Mikroba yang Berperan dalam Proses Biodegradasi Fungi Alternaria Aspegilius Chaetomium Coprinus Fomes Fusarium Myrothecium Pincillium Polyporus Rhizoctonia Rhizopus Trametes Trichoderma Trichothecium Verticilium Zygorhynchus

Bakteria

Actinomycetes

Bacillus Cellulomonas Corynebacterium Cytphaga

Micromonospora Nocardia Streptomyces

Polyangium Pseudomonas

Streptosporangium

Sporocytophaga Vibrio

3.8.1 Kebutuhan Nutrien Untuk mencapai penanganan limbah secara biologis yang memuaskan, limbah harus mengandung karbon, nitrogen, fosfor, dan unsur kelumit yang cukup untuk mempertahankan laju sintesis mikroba yang optimum (Laksmi,1990). Kebutuhan nutrisi yang sebenarnya akan berhubungan dengan cara proses penanganan biologis dilakukan. Proses dengan laju tinggi akan mempunyai laju sintesis mikroba yang tinggi. Akan tetapi untuk sistem penanganan bilogis dengan pertumbuhan yang stasioner atau menurun, seperti halnya pada kebanyakan sistem penanganan, akan terdapat

76

laju sintesis mikroba dan kebutuhan nutrien yang lebih rendah. Nutrien yang dibutuhkan harus ditambahkan sesuai dengan laju sintesis sel. Secara praktis, bila limbah kekurangan nutrien, maka nutrien harus ditambahkan pada sistem yang sebanding dengan nutrien dalam padatan mikroba yang hilang dalam efluan dan atau dibuang dari sistem (Laksmi,1990). Air limbah rumah tangga merupakan sumber yang banyak ditemukan di lingkungan. Salah satu komponennya yang dapat berdampak buruk bagi lingkungan berasal dari deterjen yang merupakan salah satu bahan pembersih di rumah tangga. Penggunaan deterjen pada domestik hanya digunakan sebagai pembersih perabot/lantai. Pengguna deterjen terbesar adalah pada sektor industri, antara lain (a) industri minyak bumi, untuk eksplorasi, memecah emulsi crude oil dan mengatasi tumpahan minyak di lepas pantai, (b) industri tekstil, sebagai penghilang lemak pada kain, peningkatan kualitas pewarnaan tekstil, melicinkan benang dan finishing kain, (c) industri argo, sebagai bahan campuran pestisida/herbisida/biodispersan dan sebagai wetting agent, (d) industri logam, sebagai pencegah korosi, finishing permukaan logam dan penghilangan lemak dan kotoran pada logam, (e) industri kertas, sebagai penghilang tinta dan finishing kertas (Rochman, 2004). Deterjen dalam arti luas adalah bahan yang digunakan sebagai pembersih, termasuk sabun cuci piring alkali dan cairan pembersih. Definisi yang lebih spesifik dari deterjen

77

adalah bahan pembersih yang mengandung senyawa petrokimia atau surfaktan sintetik lainnya. Surfaktan merupakan bahan pembersih utama yang ada terdapat di dalam deterjen. Surfaktan di dalam deterjen berfungsi sebagai bahan pembasah yang menyebabkan menurunnya tegangan permukaan air sehingga air lebih mudah meresap ke dalam kain yang dicuci. Selain itu molekul-molekul surfaktan membentuk ikatan-ikatan diantara partikel kotoran dan air. Keadaan ini memungkinkan karena molekul surfaktan bersifat bipolar, dimana salah satu ujungnya bersifat nonpolar dan larut di dalam kotoran, sedangkan ujung yang lainnya bermuatan dan larut dalam air (Fardius, 1992). Pada awalnya, surfaktan jenis Alkil Benzena Sulfonat (ABS) banyak digunakan oleh industri deterjen. ABS dalam lingkungan mempunyai tingkat biodegradasi sangat rendah, sehingga deterjen ini dikategorikan sebagai ‘non-biodegradable’. Dalam pengolahan limbah konvensional, ABS tidak dapat terurai, sekitar 50% bahan aktif ABS lolos dari pengolahan dan masuk dalam sistem pembuangan. Lapisan permukaan molekul surfaktan pada batas antarfase udara-air dapat mencegah perpindahan oksigen. Pengaruh ini bertambah dengan bertambah panjangnya rantai alkil dalam surfaktan ABS. Perpindahan oksigen telah dikurangi sampai 70 % tetapi sulit untuk menduga dalam kondisi lingkungan yang berbeda.

78



Biodegradasi ABS sangat lambat, karena adanya struktur rantai cabang. Makin panjang dan makin bercabang rantai hidrokarbon, adalah makin toksik karena makin stabil sehingga sukar dibiodegradasi. ABS tahan terhadap pengolahan limbah, sehingga senyawa itu tidak banyak digunakan lagi. Tegangan permukaan air menjadi sangat rendah oleh deterjen, sehingga terjadi defloklasi koloidkoloid, flotasi (pengapungan) padatan, teremulsinya lemak dan minyak serta matinya bakteri. Keadaan yang tidak menguntungkan ini menyebabkan ABS diganti dengan surfaktan yang dapat diuraikan secara biologis, antara lain Linier Alkil Sulfonat (LAS), salah satunya adalah Dodecyl Benzena Sulfonat (DBS) (Suriawiria, 1996)

Gambar 3.5.Struktur LAS ( Dodecyl Benzena Sulfonat)

79

LAS mempunyai karakteristik lebih baik, meskipun belum dapat dikatakan ramah lingkungan. LAS lebih mudah terurai karena tidak mempunyai rantai cabang dan tidak mengandung C tersier, sehingga berpeluang untuk mengalami penguraian secara biologis (Darmayasa, 2000). Hal-hal yang tak kalah pentingnya, surfaktan yang terkandung dalam badan air menyebabkan penurunan oksigen terlarut. Ada tiga faktor yang menyebabkan penurunan oksigen terlarut, yaitu: 1. Biodegradasi limbah oleh mikroba memerlukan oksigen dalam prosesnya. Makin banyak limbah deterjen terlarut, makin besar penurunan oksigen terlarut. 2. Buih di permukaan air akan menghalangi oksigen dari udara yang masuk dalam air. Meskipun airnya tidak sampai berbuih, molekul deterjen cenderung terkonsentrasi di permukaan (surface active agent). Dengan demikian, akan menghambat penetrasi oksigen dari udara ke permukaan air. 3. Deterjen yang di dalamnya terkandung senyawa fosfat, akan menyubur kembangkan algae dan enceng gondok. Hal ini tentu cukup menghalangi penetrasi oksigen dari udara ke permukaan air. Kehadiran fosfat di perairan sering menimbulkan ledakan pertumbuhan (blooming) alga, sehingga terjadi eutrofikasi.

80

3.9 Pengolahan Limbah Biologis dengan Lumpur Aktif Dalam penanganan air limbah, mikroorganisme merupakan dasar fungsional untuk sejumlah proses penanganan. Proses penanganan air limbah secara biologi terdiri atas campuran mikroorganisme yang mampu memetabolisme limbah organik. Salah satu proses pengolahan limbah mikroorganisme adalah dengan menggunakan Lumpur aktif. Lumpur aktif merupakan proses pengolahan biologis secara aerobik dengan menggunakan sistem suspended growth. Mikroorganisme yang berada dalam bentuk suspensi bekerja dengan mengikat substrat organik kemudian menguraikannya dengan enzim eksoseluler sehingga menjadi terlarut. Dari proses pemecahan senyawasenyawa organik, mikroorganisme mendapat sumber karbon dan energi. Di dalam lumpur aktif mikroorganisme dibagi ke dalam empat kelompok (1) mikroorganisme pembentuk flok yaitu bakteri yang berperan dalam pembentukan flok, (2) kelompok saprophyte sebagian besar masih terdiri dari bakteri yang berperan dalam memecah senyawasenyawa organik, (3) kelompok predator, yaitu protozoa, memanfaatkan bakteri sebagai makanannya, dan (4) mikroorganisme pengganggu, yaitu bakteri berfilamen dan jamur yang dapat mengurangi rapat massa dan menimbulkan bulking. Dengan demikian di dalam lumpur aktif pun terdapat suatu ekosistem alam yang mana dalam sistem pengolahan limbah dapat diisolasi dan direkayasa untuk efisisensi pengolahan.

81

Bakteri merupakan kelompok mikroorganisme terpenting dalam sistem penanganan limbah karena kultur bakteri dapat digunakan untuk menghilangkan bahan organik yang tidak diinginkan dari air limbah. Oleh karena itu, diperlukan jumlah bakteri yang cukup untuk menguraikan bahan-bahan tersebut. Bakteri itu sendiri akan berkembang biak apabila jumlah makanan yang terkandung di dalamnya cukup tersedia, sehingga pertumbuhan bakteri dapat dipertahankan secara konstan (Laksmi, 1990). Dalam sistem biologis, bakteri menggunakan limbah untuk mensintesis bahan pembentuk sel baru dan menyediakan energi untuk sintesis. Bakteri juga dapat menggunakan suplai makanan yang sebelumnya sudah terakumulasi secara internal untuk respirasi dan cadangan itu akan digunakan apabila tidak ada sumber makanan dari luar. Sintesis dan respirasi endogenus berlangsung secara simultan dalam sistem biologis dan sintesis akan berlangsung lebih banyak bila terdapat makanan eksogenus yang berlebihan, sedangkan respirasi endogenus akan mendominasi bila suplai makanan eksogenus sedikit atau tidak ada. Adanya bahan organik (makanan), metabolisme mikroba akan menghasilkan sel-sel baru dan energi serta padatan mikroba akan meningkat (Sugiaharto, 1987). 3.10 Kurva Pertumbuhan Mikroba Bila mikroba ditumbuhkan pada media yang sesuai dan dengan keadaan optimum maka pertumbuhannya akan meningkat dengan waktu yang relatif singkat. Pertumbuhan

82

mikroba, yaitu peningkatan jumlah (populasi) sel mikroba akibat pembelahan sel. Selang waktu yang diperlukan sel untuk membelah disebut doubling time atau generation time. Doubling time tiap organisme sangat bervariasi. Kebanyakan bakteri memiliki doubling time antara 1 sampai 3 jam, tetapi beberapa bakteri mampu membelah dalam waktu 10 menit, dan bakteri lain ada yang memiliki doubling time beberapa jam bahkan beberapa hari.Kurva pertumbuhan bakteri dibagi menjadi 4 fase yaitu: 1. Fase adaptasi atau fase lag Fase lag merupakan fase penyesuaian bakteri terhadap lingkungan dimana bakteri tersebut ditumbuhkan. Pada fase lag belum terjadi pertambahan jumlah sel. Fase lag dapat singkat atau lama tergantung pada sejarah kultur bakteri tersebut dan kondisi pertumbuhannya. 2. Fase eksponensial Pada fase eksponensial terjadi pembelahan sel dimana pada awalnya terjadi peningkatan jumlah sel dengan kecepatan lambat, tetapi meningkat dengan cepat sehingga terjadi peningkatan jumlah sel yang luar biasa. Jika sebuah kultur yang berada pada fase eksponensial diinokulasi ke dalam medium yang sama pada kondisi pertumbuhan yang sama, ternyata fase lag tidak akan terjadi dan pertumbuhan eksponensial langsung dimulai.

83

3. Fase stasioner Fase stasioner membatasi pertumbuhan eksponensial, yaitu tidak terjadi peningkatan maupun penurunan jumlah sel bersih. Fase ini terjadi karena nutrien yang dibutuhkan oleh bakteri telah berkurang. Meskipun biasanya tidak terjadi pertumbuhan lagi pada fase ini, banyak fungsi sel yang masih berlangsung seperti metabolisme energi dan beberapa proses biosintesis. Pada beberapa organisme, mungkin masih terjadi pertumbuhan lambat pada fase stasionernya, tetapi jumlah sel yang membelah diimbangi oleh jumlah sel yang mati sehingga tidak terjadi peningkatan maupun penurunan bersih dalam jumlah selnya. Jika suatu inokulum diambil dari kultur yang sudah tua (fase stasioner) dan diinokulasi pada medium yang sama, maka fase lag biasanya terjadi meskipun jika semua sel dalam inokulumnya adalah viable, yaitu mampu untuk membelah diri. Hal ini disebabkan karena sel biasanya menghabiskan berbagai zat penting dan diperlukan waktu untuk mensintesanya kembali. 4. Fase kematian Pada fase kematian jumlah sel akan berkurang karena nutrisi dalam media telah habis dan cadangan makanan dalam sel juga telah habis. Pada kurva pertumbuhan, fase kematian pada

84

siklus pertumbuhan juga merupakan fase eksponensial, tetapi pada kebanyakan kasus kecepatan kematian sel jauh lebih lambat daripada kecepatan pertumbuhan eksponensialnya.

Jumlah sel

Fase stasioner

Fase kematian

Fase eksponensial

Waktu

Gambar 3.6. Kurva Pertumbuhan Bakteri

3.10.1 Pengukuran Pertumbuhan Mikroba Berdasarkan Turbiditas Salah satu metode untuk mengukur pertumbuhan atau memperoleh perkiraan jumlah atau massa sel adalah dengan melakukan pengukuran turbiditas (kekeruhan). Suatu suspensi sel memiliki penampakan seperti cairan yang keruh (turbid) jika dilihat dengan mata karena sel-sel menghamburkan sinar yang melewati suspensi tersebut. Makin banyak mengandung sel, makin banyak sinar yang dihamburkan. Turbiditas dapat diukur menggunakan alat photometer atau spektrofotometer, yaitu peralatan yang melewatkan

85

sinar melewati suspensi sel dan mendeteksi jumlah sinar yang dihamburkan. Perbedaan utama antara kedua instrumen ini adalah bahwa sebuah photometer dilengkapi dengan filter sederhana (biasanya merah, hijau, atau biru) untuk menghasilkan sinar pada panjang gelombang yang relatif luas, sedangkan sebuah spektrofotometer dilengkapi dengan sebuah prisma atau kisi difraksi untuk menghasilkan pada panjang gelombang sempit untuk diarahkan ke sampel kedua peralatan tersebut hanya mengukur sinar yang dihamburkan, dan hasil pembacaan dicatat dalam satuan photometer (misalnya satuan Klett untuk photometer Klett-Summerson) atau satuan optical density (OD) untuk spektrofotometer. Pada konsentrasi sel yang tinggi, cahaya yang dihamburkan jauh dari satuan pendeteksi oleh satu sel dapat dihamburkan kembali oleh sel lain, dan jika hal ini terjadi, hubungan satu persatu antara jumlah sel dan turbiditas kehilangan kelinearannya. Meskipun demikian, pada batas tertentu pengukuran turbiditas dapat menjadi akurat dan memiliki kelebihan dalam kecepatan dan kemudahan dalam pelaksanaanya. Pengukuran turbiditas secara luas telah digunakan untuk mengikuti kecepatan pertumbuhan kultur mikroba, sampel yang sama dapat diuji berulangulang, dan hasil pengukuran diplot pada plot semilogaritmik versus waktu dan digunakan untuk mengukur generation time pada kultur yang sedang tumbuh. Sebelum alat spektrofotometer digunakan untuk mengukur sampel, terlebih dahulu alat harus dikalibrasi dengan medium steril yang sama digunakan untuk

86

menumbuhkan mikroba yang diteliti. Selain itu, sebelum menggunakan turbiditas sebagai perkiraan jumlah atau massa sel, harus disiapkan kurva standar terlebih dahulu untuk tiap mikroba yang akan dipelajari, untuk menghubungkan antara hasil pengukuran langsung jumlah sel dengan hasil pengukuran tidak langsung dari turbiditas. Untuk memperoleh korelasi antara konsentrasi sel dengan rapat optis (O.D) suatu biakan dapat dilakukan dengan mengukur konsentrasi padatan tersuspensi yang menguap (VSS) sebagai perkiraan konsentrasi mikroba dalam biakan. Biakan yang sama kemudian diencerkan dan O.D berbagai pengenceran tersebut diukur. Setelah nilai O.D didapat dan konsentrasi sel (VSS) pada setiap pengenceran dihitung, maka kurva yang menggambarkan korelasi antar O.D dengan konsentrasi mikroba dapat dibuat. Sekali kurva standar ini diperoleh, maka sejumlah besar biakan mikroba dapat diukur kekeruhannya dan konsentrasinya segera diketahui dengan cara membaca kurva standar (Siri, 1990). 3.10.2 Pengukuran VSS (Volatile Suspended Solid) Pengukuran VSS (Volatile Suspended Solid) atau konsentrasi padatan tersuspensi yang menguap umumnya digunakan sebagai perkiraan konsentrasi mikroorganisme dalam unit penanganan biologik. VSS diperoleh dengan memanaskan residu hasil analisa zat padat total pada suhu ± 550 0 C . bagian yang terbakar atau hilang selama pemanasan disebut sebagai residu volatile (volatile suspended solid) atau zat padat organik, dan bagian yang tersisa disebut residu terikat atau zat padat anorganik (Alaerts, 1990).

87

3.11. Cara Pengolahan Air Limbah Industri primer pengolahan hasil hutan merupakan salah satu penyumbang limbah cair yang berbahaya bagi lingkungan. Bagi industri-industri besar, seperti industri pulp dan kertas, teknologi pengolahan limbah cair yang dihasilkannya mungkin sudah memadai, tidak demikian bagi industri kecil atau sedang. Namun demikian, mengingat penting dan besarnya dampak yang ditimbulkan limbah cair bagi lingkungan.Penerapan teknologi pengolahan air limbah adalah kunci dalam memelihara kelestarian lingkungan. Apapun macam teknologi pengolahan air limbah domestik maupun industri yang dibangun harus dapat dioperasikan dan dipelihara oleh masyarakat setempat. Jadi teknologi pengolahan yang dipilih harus sesuai dengan kemampuan teknologi masyarakat yang bersangkutan.  Berbagai teknik pengolahan air buangan untuk menyisihkan bahan polutannya telah dicoba dan dikembangkan selama ini.  Teknik-teknik pengolahan air buangan yang telah dikembangkan tersebut secara umum terbagi menjadi 3 metode pengolahan: 1. Pengolahan secara fisika 2. Pengolahan secara kimia 3. Pengolahan secara biologi Untuk suatu jenis air buangan tertentu, ketiga metode pengolahan tersebut dapat diaplikasikan secara sendirisendiri atau secara kombinasi.

88

3.11.1 Pengolahan Secara Fisika Pada umumnya, sebelum dilakukan pengolahan lanjutan terhadap air buangan, diinginkan agar bahan-bahan tersuspensi berukuran besar dan yang mudah mengendap atau bahan-bahan yang terapung disisihkan terlebih dahulu. Penyaringan (screening) merupakan cara yang efisien dan murah untuk menyisihkan bahan tersuspensi yang berukuran besar. Bahan tersuspensi yang mudah mengendap dapat disisihkan secara mudah dengan proses pengendapan.  Parameter desain yang utama untuk proses pengendapan ini adalah kecepatan mengendap partikel dan waktu detensi hidrolis di dalam bak pengendap. Proses flotasi banyak digunakan untuk menyisihkan bahan-bahan yang mengapung seperti minyak dan lemak agar tidak mengganggu proses pengolahan berikutnya. Flotasi juga dapat digunakan sebagai cara penyisihan bahan-bahan tersuspensi (clarification) atau pemekatan lumpur endapan (sludge thickening) dengan memberikan aliran udara ke atas (air flotation). Proses filtrasi di dalam pengolahan air buangan, biasanya dilakukan untuk mendahului proses adsorbsi atau proses reverseosmosis-nya, akan dilaksanakan untuk menyisihkan sebanyak mungkin partikel tersuspensi dari dalam air agar tidak mengganggu proses adsorbsi atau menyumbat membran yang dipergunakan dalam proses osmosa.Proses adsorbsi, biasanya dengan karbon aktif, dilakukan untuk menyisihkan senyawa aromatik (misalnya: fenol) dan senyawa organik terlarut lainnya, terutama

89

jika diinginkan untuk menggunakan kembali air buangan tersebut. Teknologi membran (reverse osmosis) biasanya diaplikasikan untuk unit-unit pengolahan kecil, terutama jika pengolahan ditujukan untuk menggunakan kembali air yang diolah. Biaya instalasi dan operasinya sangat mahal.

Pemisahan Cair - Padatan

Penapisan Presipitasi

Klarifier Tipe konvensional Tipe resirkulasi berlumpur Tipe selimut lumpur Tipe pallet selimut lumpur pemekatan

Flotasi Filtrasi

Filtrasi

Filtrasi lambat Filtrasi cepat Tipe bertekaran Tipe gravitasi Filtrasi precoat

Filter membran

Mikro filter Ultra filter Reverse osmosis Dialisis elektris Filter vacuum rotasi Filter tekan/press Belt press

Configurasi

Presipitasi sentrifugasi Dehidrasi sentrifugasi

Gambar 3.7.  Skema Diagram Pengolahan Fisik

90

3.11.2. Pengolahan Secara Kimia Pengolahan air buangan secara kimia biasanya dilakukan untuk menghilangkan partikel-partikel yang tidak mudah mengendap (koloid), logam-logam berat, senyawa fosfor, dan zat organik beracun; dengan membubuhkan bahan kimia tertentu yang diperlukan.  Penyisihan bahanbahan tersebut pada prinsipnya berlangsung melalui perubahan sifat bahan-bahan tersebut, yaitu dari tak dapat diendapkan menjadi mudah diendapkan (flokulasikoagulasi), baik dengan atau tanpa reaksi oksidasi-reduksi, dan juga berlangsung sebagai hasil reaksi oksidasi.  Netralisasi Pengolahan Kimia - Fisik

Koagulasi & Flokulasi Oksidasi dan/atau Reduksi Oksidasi kimia/reduksi Aerasi Elektrolisis Ozonisasi UV Karbon aktif

Adsorbsi

Alumina aktif Resin penukar kation

Penukarion

Resin penukar anion Resin penukar anion Zeolite

Gambar 3.8.  Skema Diagram pengolahan Kimiawi

91

Pengendapan bahan tersuspensi yang tak mudah larut dilakukan dengan membubuhkan elektrolit yang mempunyai muatan yang berlawanan dengan muatan koloidnya agar terjadi netralisasi muatan koloid tersebut, sehingga akhirnya dapat diendapkan. Penyisihan logam berat dan senyawa fosfor dilakukan dengan membubuhkan larutan alkali (air kapur misalnya) sehingga terbentuk endapan hidroksida logam-logam tersebut atau endapan hidroksiapatit.  Endapan logam tersebut akan lebih stabil jika pH air > 10,5 dan untuk hidroksiapatit pada pH > 9,5.  Khusus untuk krom heksavalen, sebelum diendapkan sebagai krom hidroksida [Cr(OH)3], terlebih dahulu direduksi menjadi krom trivalent dengan membubuhkan reduktor (FeSO4, SO2, atau Na2S2O5). Penyisihan bahan-bahan organik beracun seperti fenol dan sianida pada konsentrasi rendah dapat dilakukan dengan mengoksidasinya dengan klor (Cl2), kalsium permanganat, aerasi, ozon hidrogen peroksida.Pada dasarnya kita dapat memperoleh efisiensi tinggi dengan pengolahan secara kimia, akan tetapi biaya pengolahan menjadi mahal karena memerlukan bahan kimia. 3.11.2. Pengolahan secara Biologi Semua air buangan yang biodegradable dapat diolah secara biologi. Sebagai pengolahan sekunder, pengolahan secara biologi dipandang sebagai pengolahan yang paling murah dan efisien. Dalam beberapa dasawarsa telah berkembang berbagai metode pengolahan biologi dengan

92

segala modifikasinya.Pada dasarnya, reaktor pengolahan secara biologi dapat dibedakan atas dua jenis, yaitu: 1. Reaktor pertumbuhan tersuspensi (suspended growth reaktor); 2. Reaktor pertumbuhan lekat (attached growth reaktor). Di dalam reaktor pertumbuhan tersuspensi, mikroorganisme tumbuh dan berkembang dalam keadaan tersuspensi.  Proses lumpur aktif yang banyak dikenal berlangsung dalam reaktor jenis ini. Proses lumpur aktif terus berkembang dengan berbagai modifikasinya, antara lain: oxidation ditch dan kontak-stabilisasi. Dibandingkan dengan proses lumpur aktif konvensional, oxidation ditch mempunyai beberapa kelebihan, yaitu efisiensi penurunan BOD dapat mencapai 85%-90% (dibandingkan 80%-85%) dan lumpur yang dihasilkan lebih sedikit.  Selain efisiensi yang lebih tinggi (90%-95%), kontak stabilisasi mempunyai kelebihan yang lain, yaitu waktu detensi hidrolis total lebih pendek (4-6 jam).  Proses kontak-stabilisasi dapat pula menyisihkan BOD tersuspensi melalui proses absorbsi di dalam tangki kontak sehingga tidak diperlukan penyisihan BOD tersuspensi dengan pengolahan pendahuluan. Kolam oksidasi dan lagoon, baik yang diaerasi maupun yang tidak, juga termasuk dalam jenis reaktor pertumbuhan tersuspensi. Untuk iklim tropis seperti Indonesia, waktu detensi hidrolis selama 12-18 hari di dalam kolam oksidasi maupun dalam lagoon yang tidak diaerasi, cukup untuk mencapai kualitas efluen yang dapat memenuhi standar

93

yang ditetapkan.  Di dalam lagoon yang diaerasi cukup dengan waktu detensi 3-5 hari saja. Di dalam reaktor pertumbuhan lekat, mikroorganisme tumbuh di atas media pendukung dengan membentuk lapisan film untuk melekatkan dirinya. Berbagai modifikasi telah banyak dikembangkan selama ini, antara lain: 1. trickling filter 2. cakram biologi 3. filter terendam 4. reaktor fludisasi Seluruh modifikasi ini dapat menghasilkan efisiensi penurunan BOD sekitar 80%-90%. Ditinjau dari segi lingkungan dimana berlangsung proses penguraian secara biologi, proses ini dapat dibedakan menjadi dua jenis: 1. Proses aerob, yang berlangsung dengan hadirnya oksigen; 2. Proses anaerob, yang berlangsung tanpa adanya oksigen. Apabila BOD air buangan tidak melebihi 400 mg/l, proses aerob masih dapat dianggap lebih ekonomis dari anaerob.  Pada BOD lebih tinggi dari 4000 mg/l, proses anaerob menjadi lebih ekonomis.

94

Pengolahan aerob Pengolahan Biologi

Proses lumpur aktif Metode standar Aerasi Proses bebas buki Saluran oksidasi Proses nitrifikasi dan denitrifikasi Pengolahan film biologi Lagoon

Filter trikling Cakram biologi Aerasi kontak Proses filter biologi diaerasi Proses media unggun biologi

Anaerobic treatment

Pencerna anaerobi Proses UASB

Gambar 3.9.  Skema Diagram pengolahan Biologi

Dalam praktiknya saat ini, teknologi pengolahan limbah cair mungkin tidak lagi sesederhana seperti dalam uraian di atas.  Namun, pada prinsipnya, semua limbah yang dihasilkan harus melalui beberapa langkah pengolahan sebelum dibuang ke lingkungan atau kembali dimanfaatkan dalam proses produksi, dimana uraian di atas dapat dijadikan sebagai acuan.

95

3.12. Tahap Pengolahan Air Limbah Tujuan utama pengolahan air limbah ialah untuk mengurai kandungan bahan pencemar di dalam air terutama senyawa organik, padatan tersuspensi, mikroba patogen, dan senyawa organik yang tidak dapat diuraikan oleh mikroorganisme yang terdapat di alam. Pengolahan air limbah tersebut dapat dibagi menjadi 5 (lima) tahap: 1. Pengolahan awal (Pretreatment).Tahap pengolahan ini melibatkan proses fisik yang bertujuan untuk menghilangkan padatan tersuspensi dan minyak dalam aliran air limbah. Beberapa proses pengolahan yang berlangsung pada tahap ini ialah screen and grit removal, equalization and storage, serta oil separation. 2. Pengolahan Tahap Pertama (Primary Treatment). Pada dasarnya, pengolahan tahap pertama ini masih memiliki tujuan yang sama dengan pengolahan awal. Letak perbedaannya ialah pada proses yang berlangsung. Proses yang terjadi pada pengolahan tahap pertama ialah neutralization, chemical addition and coagulation, flotation, sedimentation, dan filtration. 3. Pengolahan Tahap Kedua (Secondary Treatment). Pengolahan tahap kedua dirancang untuk menghilangkan zat-zat terlarut dari air limbah yang tidak dapat dihilangkan dengan proses fisik biasa. Peralatan pengolahan yang umum digunakan pada pengolahan tahap ini ialah

96

activated sludge, anaerobic lagoon, tricking filter, aerated lagoon, stabilization basin, rotating biological contactor, serta anaerobic contactor and filter. 4. Pengolahan Tahap Ketiga (Tertiary Treatment). Proses-proses yang terlibat dalam pengolahan air limbah tahap ketiga ialah coagulation and sedimentation, filtration, carbon adsorption, ion exchange, membrane separation, serta thickening gravity or flotation. 5. Pengolahan Lumpur (Sludge Treatment).Lumpur yang terbentuk sebagai hasil keempat tahap pengolahan sebelumnya kemudian diolah kembali melalui proses digestion or wet combustion, pressure filtration, vacuum filtration, centrifugation, lagooning or drying bed, incineration, atau landfill. Pemilihan proses yang tepat didahului dengan mengelompokkan karakteristik kontaminan dalam air limbah dengan menggunakan indikator parameter yang sudah ditampilkan di tabel di atas. Setelah kontaminan dikarakterisasikan, diadakan pertimbangan secara detail mengenai aspek ekonomi, aspek teknis, keamanan, kehandalan, dan kemudahan peoperasian. Pada akhirnya, teknologi yang dipilih haruslah teknologi yang tepat guna sesuai dengan karakteristik limbah yang akan diolah. Setelah pertimbangan-pertimbangan detail, perlu juga dilakukan studi kelayakan atau bahkan percobaan skala laboratorium yang bertujuan untuk:

97



1.

Memastikan bahwa teknologi yang dipilih terdiri dari proses-proses yang sesuai dengan karakteristik limbah yang akan diolah. 2. Mengembangkan dan mengumpulkan data yang diperlukan untuk menentukan efisiensi pengolahan yang diharapkan. 3. Menyediakan informasi teknik dan ekonomi yang diperlukan untuk penerapan skala sebenarnya. Sedimentation. Sebuah primary sedimentation tank di sebuah unit pengolahan limbah domestik. Sedimentation tank merupakan salah satu unit pengolahan limbah yang sangat umum digunakan. Bottomline, perlu kita semua sadari bahwa limbah tetaplah limbah. Solusi terbaik dari pengolahan limbah pada dasarnya ialah menghilangkan limbah itu sendiri. Produksi bersih (cleaner production) yang bertujuan untuk mencegah, mengurangi, dan menghilangkan terbentuknya limbah langsung pada sumbernya di seluruh bagian-bagian proses dapat dicapai dengan penerapan kebijaksanaan pencegahan, penguasaan teknologi bersih, serta perubahan mendasar pada sikap dan perilaku manajemen. Treatment versus Prevention? Mana yang menurut teman-teman lebih baik?? Saya yakin kita semua tahu jawabannya. Reduce, recyle, and reuse. Pengelolaan limbah adalah kegiatan terpadu yang meliputi kegiatan pengurangan (minimization), segregasi (segregation), penanganan (handling), pemanfaatan dan pengolahan limbah. Dengan demikian, untuk mencapai

98

hasil yang optimal, kegiatan-kegiatan yang melingkupi pengelolaan limbah perlu dilakukan dan bukan hanya mengandalkan kegiatan pengolahan limbah saja. Bila pengelolaan limbah hanya diarahkan pada kegiatan pengolahan limbah maka beban kegiatan di Instalasi Pengolahan Air Limbah akan sangat berat, membutuhkan lahan yang lebih luas, peralatan lebih banyak, teknologi dan biaya yang tinggi. Kegiatan pendahuluan pada pengelolaan limbah (pengurangan, segregasi dan penanganan limbah) akan sangat membantu mengurangi beban pengolahan limbah di IPAL. Tren pengelolaan limbah di industri adalah menjalankan secara terintergrasi kegiatan pengurangan, segregasi dan handling limbah sehingga menekan biaya dan menghasilkan output limbah yang lebih sedikit serta minim tingkat pencemarnya. Integrasi dalam pengelolaan limbah tersebut kemudian dibuat menjadi berbagai konsep seperti: produksi bersih (cleaner production), atau minimasi limbah (waste minimization). Secara prinsip, konsep produksi bersih dan minimasi limbah mengupayakan dihasilkannya jumlah limbah yang sedikit dan tingkat cemaran yang minimum. Namun, terdapat beberapa penekanan yang berbeda dari kedua konsep tersebut, yaitu: produksi bersih memulai implementasi dari optimasi proses produksi, sedangkan minimasi limbah memulai implementasi dari upaya pengurangan dan pemanfaatan limbah yang dihasilkan. Produksi Bersih menekankan pada tata cara produksi yang minim bahan pencemar, limbah, minim air dan energi. Bahan pencemar

99

atau bahan berbahaya diminimalkan dengan pemilihan bahan baku yang baik, tingkat kemurnian yang tinggi, atau bersih. Selain itu, diupayakan menggunakan peralatan yang hemat air dan hemat energi. Dengan kombinasi seperti itu maka limbah yang dihasilkan akan lebih sedikit dan tingkat cemarannya juga lebih rendah. Selanjutnya limbah tersebut diolah agar memenuhi baku mutu limbah yang ditetapkan. Strategi produksi bersih yang telah diterapkan di berbagai negara menunjukkan hasil yang lebih efektif dalam mengatasi dampak lingkungan dan juga memberikan beberapa keuntungan, antara lain. a. Penggunaan sumberdaya alam menjadi lebih efektif dan efisien; b. Mengurangi atau mencegah terbentuknya bahan pencemar; c. Mencegah berpindahnya pencemaran dari satu media ke media yang lain; d. Mengurangi terjadinya risiko terhadap kesehatan manusia dan lingkungan; e. Mengurangi biaya penaatan hukum; f. Terhindar dari biaya pembersihan lingkungan (clean up); g. Produk yang dihasilkan dapat bersaing di pasar internasional; h. Pendekatan pengaturan yang bersifat fleksibel dan sukarela. Minimasi limbah merupakan implementasi untuk mengurangi jumlah dan tingkat cemaran imbah yang

100

dihasilkan dari suatu proses produksi dengan cara pengurangan, pemanfaatan dan pengolahan limbah. Pengurangan limbah dilakukan melalui peningkatan atau optimasi efisiensi alat pengolahan, optimasi sarana dan prasarana pengolahan seperti sistem perpipaan, meniadakan kebocoran, ceceran, dan terbuangnya bahan serta limbah. Pemanfaatan ditujukan pada bahan atau air yang telah digunakan dalam proses untuk digunakan kembali dalam proses yang sama atau proses lainnya. Pemanfaatan perlu dilakukan dengan pertimbangan yang cermat dan hati-hati agar tidak menimbulkan gangguan pada proses produksi atau menimbulkan pencemaran pada lingkungan.Setelah dilakukan pengurangan dan pemanfaatan limbah, maka limbah yang dihasilkan akan sangat minimal untuk selanjutnya diolah dalam instalasi pengolahan limbah.Pada kegiatan pra produksi dapat dilakukan pemilihan bahan baku yang baik, berkualitas dan tingkat kemunian bahannya tinggi. Saat produksi dilakukan, fungsi alat proses menjadi penting untuk menghasilkan produk dengan konsumsi air dan energi yang minimum, selain itu diupayakan mencegah adanya bahan yang tercecer dan keluar dari sistem produksi. Dari tiap tahapan proses dimungkinkan dihasilkan limbah. Untuk mempermudah pemanfaatan dan pengolahan maka limbah yang memiliki karakteristik yang berbeda dan akan menimbulkan pertambahan tingkat cemaran harus dipisahkan. Sedangkan limbah yang memiliki kesamaan karekteristik dapat digabungkan dalam satu

101

aliran limbah. Pemanfaatan limbah dapat dilakukan pada proses produksi yang sama atau digunakan untuk proses produksi yang lain. Limbah yang tidak dapat dimanfaatkan selanjutnya diolah pada unit pengolahan limbah untuk menurunkan tingkat cemarannya sehingga sesuai dengan baku mutu yang ditetapkan. Limbah yang telah memenuhi baku mutu tersebut dapat dibuang ke lingkungan. Bila memungkinkan, keluaran (output) dari instalasi pengolahan limbah dapat pula dimanfaatkan langsung atau melalui pengolahan lanjutan. Pengolahan limbah adalah upaya terakhir dalam sistem pengelolaan limbah setelah sebelumnya dilakukan optimasi proses produksi dan pengurangan serta pemanfaatan limbah. Pengolahan limbah dimaksudkan untuk menurunkan tingkat cemaran yang terdapat dalam limbah sehingga aman untuk dibuang ke lingkungan. Limbah yang dikeluarkan dari setiap kegiatan akan memiliki karakteristik yang berlainan. Hal ini karena bahan baku, teknologi proses, dan peralatan yang digunakan juga berbeda. Namun akan tetap ada kemiripan karakteristik diantara limbah yang dihasilkan dari proses untuk menghasilkan produk yang sama. Karakteristik utama limbah didasarkan pada jumlah atau volume limbah dan kandungan bahan pencemarnya yang terdiri dari unsur fisik, biologi, kimia dan radioaktif. Karakteristik ini akan menjadi dasar untuk menentukan proses dan alat yang digunakan untuk mengolah air limbah. Pengolahan air limbah biasanya menerapkan 3 tahapan proses yaitu pengolahan pendahuluan (pre-treatment),

102

pengolahan utama (primary treatment), dan pengolahan akhir (post treatment). Pengolahan pendahuluan ditujukan untuk mengkondisikan alitan, beban limbah dan karakter lainnya agar sesuai untuk masuk ke pengolahan utama. Pengolahan utama adalah proses yang dipilih untuk menurunkan pencemar utama dalam air limbah. Selanjutnya, pada pengolahan akhir dilakukan proses lanjutan untuk mengolah limbah agar sesuai dengan baku mutu yang ditetapkan. Terdapat 3 (tiga) jenis proses yang dapat dilakukan untuk mengolah air limbah, yaitu: proses secara fisik, biologi dan kimia. Proses fisik dilakukan dengan cara memberikan perlakuan fisik pada air limbah seperti menyaring, mengendapkan, atau mengatur suhu proses dengan menggunakan alat screening, grit chamber, settling tank/settling pond, dll.Proses biologi deilakukan dengan cara memberikan perlakuan atau proses biologi terhadap air limbah seperti penguraian atau penggabungan substansi biologi dengan lumpur aktif (activated sludge), attached growth filtration, aerobic process dan an-aerobic process. Proses kimia dilakukan dengan cara membubuhkan bahan kimia atau larutan kimia pada air limbah agar dihasilkan reaksi tertentu. Untuk suatu jenis air limbah tertentu, ketiga jenis proses dan alat pengolahan tersebut dapat diaplikasikan secara sendiri-sendiri atau dikombinasikan.Pilihan mengenai teknologi pengolahan dan alat yang digunakan seharusnya dapat mempertimbangkan aspek teknis, ekonomi dan pengelolaannya.

103

Air limbah yang berasal dari limbah rumah sakit merupakan salah satu sumber pencemaran air yang sangat potensial karena air limbah rumah sakit mengandung senyawa organik yang cukup tinggi juga kemungkinan mengandung senyawa-senyawa kimia lain serta mikroorganisme patogen yang dapat menyebabkan penyakit terhadap masyarakat di sekitarnya. Dari hasil analisis kimia terhadap berberapa contoh air limbah rumah sakit yang ada di DKI Jakarta menunjukkan bahwa konsentrasi senyawa pencemar sangat bervariasi misalnya, BOD 31,52 – 675,33 mg/l, ammoniak 10,79 – 158,73 mg/l, deterjen (MBAS) 1,66 – 9,79 mg/l. Hal ini mungkin disebabkan karena sumber air limbah juga bervarisi sehingga faktor waktu dan metoda pengambilan contoh sangat mempengaruhi besarnya konsentarsi. 3.13. Kolam Oksidasi Pengolahan air limbah secara biologis aerobik secara garis besar dapat dibagi menjadi tiga, yakni proses biologis dengan biakan tersuspensi (suspended culture), proses biologis dengan biakan melekat (attached culture) dan proses pengolahan dengan sistem lagoon atau kolam. Proses biologis dengan biakan tersuspensi adalah sistem pengolahan dengan menggunakan aktifitas mikro­organisme untuk menguraikan senyawa polutan yang ada dalam air dan mikro­organime yang digunakan dibiakkan secara tersuspesi di dalam suatu reaktor. Beberapa contoh proses pengolahan dengan sistem ini antara lain : proseslumpur

104

aktif standar/konvesional (standard activated sludge), step aeration, contact stabilization, extended aeration, oxidation ditch (kolam oksidasi parit) dan lainya. Proses biologis dengan biakan melekat, yakni proses pengolahan limbah dimana mikro-organisme yang digunakan dibiakkan pada suatu media sehingga mikroorganisme tersebut melekat pada permukaan media. Beberapa contoh teknologi pengolahan air limbah dengan cara ini antara lain: trickling filter atau biofilter, rotating biological contactor (RBC),contact aeration/oxidation (aerasi kontak) dan lainnnya. Proses pengolahan air limbah secara biologis dengan lagoon atau kolam adalah dengan menampung air limbah pada suatu kolam yang luas dengan waktu tinggal yang cukup lama sehingga dengan aktifitas mikro-organisme yang tumbuh secara alami, senyawa polutan yang ada dalam air akan terurai. Untuk mempercepat proses penguraian senyawa polutan atau memperpendek waktu tinggal dapat juga dilakukam proses aerasi. Salah satu contoh proses pengolahan air limbah dengan cara ini adalah kolam aerasi atau kolam stabilisasi (stabilization pond). Proses dengan sistem lagoon tersebut kadang-kadang dikategorikan sebagai proses biologis dengan biakan tersuspensi. Untuk memilih jenis teknologi atau proses yang akan digunakan untuk pengolahan air limbah, beberapa hal yang perlu diperhatikan antara lain : karakteristik air limbah, jumlah limbah serta standar kualitas air olahan yang diharapkan.

105

Dalam pemilihan teknologi pengolahan limbah rumah sakit harus memperhatikan bebrapa faktor antara lain, yakni kualitas limbah dan kualitas air hasil olahan yang diharapkan, jumlah air limbah, lahan yang tersedia dan yang tak kalah penting yakni sumber energi yang tersedia. Berapa teknologi proses pengolahan air limbah rumah sakit yang sering digunakan yakni antara lain: proses lumpur aktif (activated sludge process), reaktor putar biologis (rotating biological contactor, RBC), proses aerasi kontak (contact aeration process), proses pengolahan dengan biofilter “UpFlow“, serta proses pengolahan dengan sistem “biofilter anaerob-aerob“. Dari bak aerasi, air dialirkan ke bak pengendap akhir. Di dalam bak ini lumpur aktif yang mengandung massa mikro-organisme diendapkan dan dipompa kembali ke bagian inlet bak aerasi dengan pompa sirkulasi lumpur. Sedangkan air limpasan (over flow) dialirkan ke bak khlorinasi. Di dalam bak kontaktor khlor ini air limbah dikontakkan dengan senyawa khlor untuk membunuh micro­organisme patogen. Air olahan, yakni air yang keluar setelah proses khlorinasi dapat langsung dibuang ke sungai atau saluran umum. Dengan kombinasi proses anaerob dan aerob tersebut selain dapat menurunkan zat organik (BOD, COD), ammonia, deterjen, padatan tersuspensi (55), phospat dan lainnya.Peoses dengan Biofilter “Anaerob-Aerob” ini mempunyai beberapa keuntungan, yakni : 1. Adanya air buangan yang melalui media kerikil yang terdapat pada biofilter mengakibatkan

106



2.

timbulnya lapisan lendir yang menyelimuti kerikil atau yang disebut juga Biological film. Air limbah yang masih mengandung zat organik yang belum teruraikan pada bak mengendap bila melalui lapisan lendir ini akan mengalami proses penguraian secara biologis. Efisiensi biofilter tergantung dari luas kontak antara air limbah dengan mikro-organisme yang menempel pada permukaan media filter tersebut. Makin luas bidang kontaknya maka efisiensi penurunan konsentrasi zat organiknya (BOD) makin besar. Selain menghilangkan atau mengurangi konsentrasi BOD dan COD, cara ini dapat juga mengurangi konsentrasi padatan tersuspensi atau suspended solids (55) , deterjen (MBAS), ammonium dan posphor. Biofilter juga berfungsi sebagai media penyaring air limbah yang melalui media ini. Sebagai akibatnya, air limbah yang mengandung suspended solids dan bakteri E.coli setelah melalui filter ini akan berkurang konsentrasinya. Efesiensi penyaringan akan sangat besar karena dengan adanya biofilter up flow, yakni penyaringan dengan sistem aliran dari bawah ke atas akan mengurangi kecepatan partikel yang terdapat pada air buangan dan partikel yang tidak terbawa aliran ke atas akan mengendapkan di dasar bak filter. Sistem biofilter anaerob-

107



aerb ini sangat sederhana, operasinya mudah dan tanpa memakai bahan kimia serta tanpa membutuhkan energi. Poses ini cocok digunakan untuk mengolah air limbah dengan kapasitas yang tidak terlalu besar. 3. Dengan kombinasi proses “Anaerob-Aerob“, efisiensi penghilangan senyawa phospor menjadi lebih besar bila dibandingankan dengan proses anaerob atau proses aerob saja. Selama berada pada kondisi anaerob, senyawa phospor anorganik yang ada dalam sel-sel mikrooragnisme akan keluar sebagi akibat hidrolosa senyawa phospor. Sedangkan energi yang dihasilkan digunakan untuk menyerap BOD (senyawa organik) yang ada di dalam air limbah. Efisiensi penghilangan BOD akan berjalan baik apabila perbandingan antara BOD dan phospor (P) lebih besar 10. (Metcalf and Eddy, 1991). Selama berada pada kondisi aerob, senyawa phospor terlarut akan diserap oleh bakteria/ mikroorganisme dan akan sintesa menjadi polyphospat dengan menggunakan energi yang dihasik oleh proses oksidasi senywa organik (BOD). bengan demikian dengan kombinasi proses anaerob-aerob dapat menghilangkan BOD maupun phospor dengan baik. Proses ini dapat digunakan untuk pengolahan air limbah dengan beban organik yang cukup besar.

108

Sedangkan beberapa keunggulan proses pengolahan air limbah dengan biofilteranaerb-aerob antara lain, yakni : a. Pengelolaannya sangat mudah. b. Biaya operasinya rendah. c. Dibandingkan dengan proses lumpur aktif, lumpur yang dihasilkan relatif sedikit. d. Dapat menghilangkan nitrogen dan phospor yang dapat menyebabkan euthropikasi. e. Suplai udara untuk aerasi relatif kecil. f. Dapat digunakan untuk air limbah dengan beban BO() yang cukup besar. Dapat menghilangan padatan tersuspensi (55) dengan baik.

109

BAB IV EKSPLORASI KONSORSIUM MIKROORGANISME DALAM SUSPENSI AKTIF 4.1 Eksplorasi Pemanfaatan Lumpur Aktif

T

erjadinya pencemaran air terutama air permukaan ditandai dengan adanya sampah, warna dan bau air sungai maupun air laut yang terjadi dikota-kota besar di Indonesia. Pencemaran yang terjadi itu ditunjukan baik secara kasad mata maupun berdasarkan analisis laboratorium. Beberapa parameter kunci sering digunakan untuk menunjukan telah terjadinya pencemaran seperti tingginya kandungan BOD, PO4, COD nitrit, sulfida, fenol dan bakteri (coliform) air sungai, air tanah dangkal (sumur ) dan air laut. Pencemaran air laut terjadi dari berbagai aktivitas wilayah pesisir maupun hulu yang tidak memperhatikan lingkungan yang berdampak pada pencemaran air laut. Berbagai aktivitas masyarakat di perkotaan telah berdampak terhadap perairan yang ada. Pembuangan limbah cair dan adanya timbulan sampah dari masyarakat secara luas dan berbagai kegiatan usaha yang padat menjadi biang keladi berkembangnya permasalahan tersebut. Secara umum teridentifikasi sebagai sumber pencemar utama adalah kegiatan rumah tangga, usaha/kegiatan,

110

perdagangan dan rumah sakit. Pesatnya perkembangan aktivitas masyarakat perkotaan membutuhkan ruang gerak yang lebih luas, bertambahnya pusat-pusat perdagangan, pemukiman dan perluasan akses pendukungnya memicu alih fungsi lahan. Penyimpangan tata ruang pun kerap terjadi. Perubahan tutupan hijau lahan menjadi bangunan memerlukan pengelolaan lebih lanjut guna meminimalisir dampaknya terhadap tata air dan perubahan iklim yang dapat terjadi. Perluasan wilayah pemukiman, perdagangan dan industri dalam arti luas terus merambah wilayah baru, terjadi peningkatan kepadatan wilayah perkotaan dan perluasan wilayah terbangun ke arah hulu. Pembangunan dengan peningkatan berbagai kegiatan manusia membawa konsekuensi terhadap sumberdaya alam dan lingkungan yang sesungguhnya memiliki hubungan timbal balik yang saling mendukung. Semakin pesat laju pembangunan semakin besar upaya pengelolaan limbah yang harus dilakukan dan akumulasi ketidakseimbangnya antara beban yang dikeluarkan dengan upaya menurunkan beban hingga ketingkat aman akan mengancam terjadinya pencemaran dan kerusakan sistem lingkungan. Pengendalian pencemaran yang harus ditingkatkan karena peningkatan pelepasan limbah ke lingkungan secara langsung maupun tidak langsung. Lingkungan perairan merupakan ekosistem yang paling parah mendapatkan tekanan pencemaran. Pengalaman menunjukan penyebab utama pencemaran pada air permukaan maupun air bawah

111

tanah adalah berbagai aktivitas domestik dan nondomestik meliputi industri, pabrik, pertanian, peternakan, perikanan dan sumber lainnya. Di samping perkembangan fisik pembangunan, tekanan lingkungan juga terjadi dari prilaku masyarakat umum, kalangan pengusaha dan pemerintah yang belum mengoptimalkan pengelolaan limbah. Belum terkelolanya secara baik limbah yang dihasilkan oleh berbagai sumber dari berbagai wilayah yang kian pesat berkembang, umumnya keadaan tersebut telah mengubah atau mendegradasi fungsi ekosistem perairan yang ada. 1.

Pembibitan Lumpur Aktif Lumpur aktif merupakan larutan aktif yang diperoleh dari proses pengolahan biologis secara aerobik dengan menggunakan sistem suspended growth. Mikroorganisme yang berada dalam bentuk suspensi disebut juga mixed liquor suspended solid (MLSS), bekerja dengan mengikat substrat organic kemudian menguraikannya dengan enzim eksoseluler sehingga menjadi terlarut. Dari proses pemecahan senyawa-senyawa organic, mikroorganisme mendapat sumber karbon dan energi. Di dalam Lumpur aktif mikroorganisme dibagi kedalam empat kelompok. (1) Mikroorganisme pembentuk flok, yaitu bakteri yang berperan dalam pembentukan flok, (2) kelompok saprophyte sebagian besar masih terdiri atas bakteri yang berperan dalam memecah senyawa-senyawa organic,

112





(3) kelompok predator, yaitu protozoa, memanfaatkan bakteri sebagai makanannya, dan (4) mikroorganisme penggannggu, yaitu bakteri berfilamen dan jamur yang dapat mengurangi rapat massa dan menimbulkan bulking. Dengan demikian, di dalam Lumpur aktif pun terdapat suatu ekosistem alam yang dalam sistem pengolahan limbah dapat diisolasi dan direkayasa untuk efisisensi pengolahan. Gambaran reaksi asimilasi oleh mikroorganisme yang perlu dimaksimalkan perannya dalam proses Lumpur aktif dapat ditulis sebagai berikut:

Seny.kompleks + O2 + Nutrien sel C5H7NO2 + Produk lain

CO2 + + sel baru

NH3

+

Proses pengolahan dengan menggunakan Lumpur aktif adalah memanfaatkan mekanisme pengurangan bahan organic terlarut maupun partikulatnya melalui adsorpsi dan oksidasi. Untuk memaksimalkan kerja Lumpur aktif ini ada beberapa factor yang perlu diperhatikan sebagai berikut: • Asal lumpur yang merupakan sumber mikroorganisme yang akan diisolasi dan ditumbuhkan, biasanya dari ekosistem perairan terkontaminasi, tercemar atau pun perairan alami yang memiliki sifat-sifat khas atau ekstrim. • Pengudaraan (aerasi) : mengingat proses

113



•



•



•

biodegradasi adalah respirasi yang secara mutlak membutuhkan oksigen yang mencukupi. Nutrien : nutrien khusus yang ditambahkan pada tahap seeding dan aklimatisasi akan dikurangi dan diganti secara bertahap dengan limbah yang akan diolah. Penyediaan waktu kontak antara mikroorganisme dengan polutan dalam air limbah yang sesuai, hal ini tergantung pada konsentrasi polutan (solid) dan tingkat penyisihan BOD yang direncanakan. Waktu yang dibutuhkan untuk asimilasi material telarut dan koloid serta penyisihan kedalam padatan (endapan).

Tahap pertumbuhan mikroorganisme dalam sistem batch dapat dapat dibagi dalam 4 tahap yaitu : • Fase Lag: merupakan waktu yang dibutuhkan mikroorganisme untuk aklimatisasi dengan laju pertumbuhan mendekati nol yang berarti suspensi mikroba dan kandungan senyawa organic tidak mengalami perubahan. • Fase eksponensial: jumlah sel meningkat secara eksponensial karena mikroorganisme mengalami fase pertumbuhan, laju konversi substrat mencapai maksimun pada fase ini dan terjadi akumulasi produk-produk metabolit. Pada fase ini suspensi mikroba mencapai maksimal dan

114

kandungan senyawa organic terlarut menjadi minimun. Keberlangsungan kondisi puncak fase eksponensial tergantung pada komposisi biomassa, nutrien dan kondisi lingkungan. • Fase stasioner : fase dengan kecepatan pertumbuhan dan kematian sel seimbang, tidak ada peningkatan sel dan metabolisme menurun, akumulasi metabolit toksik tinggi yang akhirnya menuju fase terakhir yaitu kematian. • fase kematian : sebagian besar sel mati sehingga sehingga produktifitas menurun, akumulasi metabolit toksik tetap tinggi. Tahap Pengembangan Pengolahan dengan Lumpur aktif Mikroorganisme tersuspensi dalam lumpur yang akan digunakan untuk mengolah limbah secara biologis dapat dikembangkan melalui seeding Lumpur yang dapat berasal dari ekosistem alam yang terkontaminasi, tercemar maupun dari ekosistem alam yang memiliki sifat-sifat khas ataupun ekstrim. Umumnya lokasi pengambilan bahan bibit disesuaikan dengan limbah yang akan diolah sebagai suatu contoh untuk mengolah limbah dari pembuatan tahu tempe maka bahan bibit diambil atau mikroba diisolasi dari IPAL atau tempat pembuangan limbah tahu tempe. 2.

Screening Prosedur screening merupakan langkah awal dari pengembangan pengolahan dengan Lumpur aktif. Pada tahap ini ditentukan sumber bibit (mikroorganisme) yang

115

akan ditumbuhkan meliputi tanah, Lumpur, tanah atau Lumpur berpasir dan bakteri tertentu yang telah diisolasi sebelumnya yang tersimpan dalam media agar. Langkah screening dapat dijabarkan sebagai berikut: • Disiapkan media cair (nutrien ) dengan komposisi seperti pada Tabel 3, dilarutkan dengan aquades hingga volume 750 mL dalam Erlenmeyer 1000 mL, ditutup rapat dengan kapas lalu disterilkan. • Pindahkan secara aseptic 3 – 5 g sample tanah atau lumpur yang telah disiapkan (tersimpan dalam frezer) pada erlenmeyer yang berisi media cair (1) yang telah didinginkan, lalu tutup kembali dengan kapas dan di goyang dengan shaker ( pemindahan dengan menggunakan spatula yang steril). • Pengamatan dilakukan dengan mengukur nilai VSS-nya setiap hari Nilai VSS diharapkan mengalami peningkatan hingga mencapai 2000 mg/L atau mencapai fase tunak 3. Penumbuhan Biomassa Aktif (Seeding) Pembibitan (seeding) merupakan langkah lanjut dari hasil screening yang bertujuan menyiapkan biomassa yang adaptable dan stabil dengan jumlah yang memadai. Didalam seeding digunakan nutrien yang lebih sederhana (tunggal) dengan skala 10 – 20 kali lebih besar dari screening, Langkah seeding dapat dijabarkan sebagai berikut:

116

Disiapkan bak pembibitan dengan volume 5 – 6 L dengan kondisi yang bersih (bebas VSS) tidak ada endapan atau berkerak, disiapkan juga kompresor udara atau aerator untuk mensuplai udara yang cukup kedalam bak. • Bibit yang dihasilkan dari proses screening dipindahkan dengan hati hati sebanyak 300 mL(10% dari volume efektif) kedalam bak, lalu diisi air bersih hingga 3 L. • Ditambahkan glukosa 1000 mg /L lalu udara disuplai (aerator diaktifkan), oksigen terlarut (DO) bak dijaga agar nilainya lebih besar dari 2 mg/L. • Pengamatan dilakukan dengan mengukur VSSnya setiap hari hingga mencapai angka lebih besar dari 2000 mg/L dan mencapai puncaknya. 4. Aklimatisasi Proses aklimatisasi dilakukan setelah perkembangan VSS hasil seeding mencapai puncaknya dan diharapkan nilainya lebih dari 2000 mg/L. Tahap aklimatisasi adalah mengganti glukosa sebagai sumber karbon dengan air limbah yang akan diolah secara berangsur-angsur. Langkahlangkah aklimatisasi dapat di jabarkan sebagai berikut: • Disiapkan bak reaktor dengan volume 12 L dengan kondisi yang bersih (bebas VSS) tidak ada endapan atau berkerak, disiapkan juga kompresor udara atau aerator untuk mensuplai udara yang cukup kedalam bak.

•

117



•



•

Larutan bibit yang dihasilkan dari proses seeding dipindahkan dengan hati hati sebanyak 2 L(20% dari volume efektif) kedalam bak. Ditambahkan gula pasir 500 mg /L dengan volume larutan total 10 L, pergantian komposisi larutan limbah seperti Tabel 1 berikut: Tabel 4.1. Komposisi Air Limbah dan Gula Pasir pada Proses Aklimatisasi

Gula Pasir (mg/L)

Air Limbah (mg/L)

1000 800 600 200 0

0 200 400 800 1000

Perbandingan Gula Pasir: Air Limbah 1:0 8:2 6:4 2:8 0:1

Dilakukan setiap kali pengukuran VSS dengan angka permanganatnya yang sebelumnya telah dicari korelasinya terhadap nilai COD. Penambahan beban air limbah dilakukan setelah penyisihan permanganat tidak berbeda lebih dari 10 % dibandingkan dengan hari sebelumnya. • Lalu udara disuplai (aerator diaktifkan), oksigen terlarut (DO) bak dijaga agar nilainya lebih besar dari 2 mg/L. • Pengamatan dilakukan dengan mengukur VSSnya setiap hari, setelah bakteri mampu mengolah air limbah tanpa penambahan gula pasir dan VSS-nya diharapkan lebih besar dari 2000 mg/L dan mencapai puncaknya, selanjutnya dilakukan skala up.

118

6.

Pengembangan skala pembibitan Pengembangan skala pembibitan dilakukan secara bertahap setelah masa aklimatisasi berturut –turut mulai pada volume 25 L, 100 L, 250 L dan 1000 L, dengan cara masing-masing sebagai berikut: • Bibit hasil pembibitan sebelumnya dipindahkan sebanyak 80 – 90% kedalam bak baru dengan kapasitas 50 – 60 L. • Air limbah dimasukan kedalam bak secara perlahan-lahan hingga mencapai volume 40 L, ditambahkan gula pasir 100 mg/L secara merata sembari aerator dijalankan. • Pengamatan dilakukan dengan mengukur VSSnya setiap hari hingga mencapai angka lebih besar dari 2000 mg/L dan mencapai puncaknya. • Cara kerja untuk skala 100 L, 250 L dan 1000 L dilakukan dengan persentase pemindahan dan penambahan yang sama sesuai dengan ukuran bak yang digunakan. 7. Aplikasi dalam reactor instalasi pengolahan Pada aplikasi pengolahan dilakukan dengan skala reactor sesuai dengan yang dibutuhkan oleh instalasi pengolahan, umumnya 3 – 5 m3. • Sebanyak 500 L larutan bibit dari pembibitan 1000L dipindahkan kedalam bak pengolahan, separuh sisanya disimpan sebagai larutan stock. • Air limbah ditambahkan secara bertahap masingmasing 20%, 40%, 60%, 80% dan 100%, sebelum

119

dilakukan penambahan limbah berikutnya dilakukan pengukuran VSS, pertumbuhan mikroba mencapai maksimal atau stabil dengan VSS berkisar 2000 mg/L Penambahan gula pasir maupun N,P,K dapat dilakukan dengan kadar 100 mg/L dan terus dikurangi hingga tanpa penambahan gula maupun N,P,K. 4.2 Mekanisme dan Rumus Perhitungan Proses Kontak Biologis Pengolahan biologis dimaksudkan untuk mengurangi kandungan organic yang lolos dari pengolahan tingkat pertama. Zat organic yang terlarut dalam air buangan digunakan oleh mikroorganisme sebagai sumber energi dan pembentukan sel. Skema pengolahan proses biologis dengan Lumpur aktif ditunjukan pada Gambar. Vc,Xc Qo,Xo

Q(1+R)

Tangk kontak

Q – Qw, Xe Q(1+R) Xc

Qr+Qw, Xr Qr,Xr Qw, Xr

Gambar 4.1. Diagram Alir Proses Kontak Stabilisasi

120

1.

Volume tangki kontak (Vc) Vc = tc.Q Vc : volume tangki kontak (m3) Tc : waktu kontak (detik) Q : debit air buangan

2.

Koefisien pertumbuhan hasil pengamatan (Yobs) Yt Yobs = --------------1+ Kd x θc Yt : koefisien pertumbuhan maksimum Kd : koefisien kematian mikroorganisme (hari-1) θc

: Umur sel/mikroorganisme (hari)

3.

Pertumbuhan biomassa (Px) Px = Q.Yobs(So – Se) Px : pertumbuhan VSS (kg/hari) : koefisien pertumbuhan Yobs pengamatan So : BOD5 influen (mg/L) Se : BOD5 efluen (mg/L)

4.

hasil

Faktor resirkulasi (R) Xc R = --------------Xr – Xc Xc : konsentrasi biomassa pada tangki kontak (mg/L) Xr : konsentrasi biomassa resirkulasi (mg/L)

121

5.

Organik loading (U) Q(So – Se) U = -------------------XcVc + XrVr

6.

Produksi Lumpur

- ∆VSS yang dihasilkan dalam pengolahan (px) = Q.Yobs(So – Se) - ∆TSS yang dihasilkan dalam pengolahan

= Px/0,8

- Total suspended solid dalam lumpur buangan = Xr. Qwr (TSSwr) - BOD5 tersuspensi dalam lumpur buangan

= TSSws. BOD5/BOD1. massa

(BODwr.sus)

sel/sel

- BOD terlarut dalam lumpur buangan

BOD1/massa sel

(BODwr.dis)

= Se. Qwr

biodegradable.

7. Koefisien pertumbuhan S µc = µm --------Ks + S µc : koefisien pertumbuhan spesifik pada tangki kontak(jam-1) µm S Ks

: koefisien pertumbuhan spesifik maksimum(jam-1) : konsentrasi efluen tangki kontak (mg/L) : Konsentrasi substrat saat ½ Vmaks (jam-1)

122

8. Jumlah solid yang dihasilkan tangki kontak QY(So –S) XcVc = --------------------µc. Vc Xc.Vc : jumlah solid yang dihasilkan tangki (mg) Q : debit influen Y : koefisien pertumbuhan = VSS/mgBOD5 So : konsentrasi substrat masuk ke tangki (mg/L) Xc : konsentrasi biomassa dalam tangki (mg/L) : volume tangki kontak(m3) Vc 9. Rasio food dan mikroorganisme (F/M) Sc F/M = k --------------- (hari-1) Ks + Sc Sc : BOD terlarut dalam efluen 10. Umur lumpur (θc ) 1 θc = ---------------------- (hari) Y(F/M) - Kd Kriteria desain tangki kontak ditunjukan pada table berikut:

123

Tabel 4.2. Kriteria Desain Tangki Kontak Parameter Umur sel/lumpur(θc ) F/M MLSS Koefisien kematian (b) Koefisien decay (Kd) Koefisien pertumbuhan(Y)

Besaran 5 – 15 0,2 – 0,6 1000 – 4000 0,002 – 0,004 0,03 – 0,07 0,4 – 0,8

Satuan Hari Hari-1 Mg/L Jam-1 Hari-1

Waktu detensi(td)

0,5 – 1

Jam

MLVSS : MLSS

0,75 – 0,85

Kecepatan pertumbuhan spesifik maks (µm)

0,31 – 0,77

Hari jam-1

Konsentrasi substrat1/2µm(Ks)

40 –120

Mg/L

4.3 Praktik Penggunaan Lumpur Aktif 1. a.

Penyiapan inokulum mikroba sebagai Lumpur aktif Alat dan bahan yang digunakan 1. Alat yang digunakan - Reaktor Lumpur aktif - Selang udara - Kompresor - DO meter - Timbangan analitik - Tabung sentrifuge - Sentrifuge - Beaker glass 250 ml - Labu Erlenmeyer 500 ml - Labu ukur 100 ml

124



b.



- Pemanas - Buret 25 ml - Pipet ukur 10 ml - Cawan pemanas - Waterbath - Block heater COD - Pipet tetes 2. Bahan yang digunakan - Bahan bibit bakteri Lumpur aktif - Aquadest - Glucotest - Air limbah tahu dan tempe - Reagen analisis organic ( KMnO4 0,01 N, asam oksalat 0,01 N dan H2SO4 4N) - Reagen COD ( lar.oksidator kuat K2CrO7 0,0167 M, asam sulfat, indicator ferroin dan larutan FAS standar 0,1 M) Prosedur kerja 1. Seeding • Disiapkan bak pengolahan dengan volume 12 liter. • Disiapkan biakan (sumber mikroba) dari IPAL air dan lumpurnya, dimasukan kedalam reaktor sebanyak 7 liter dan ditambahkan 1 liter nutrien broth, volume total larutan 8 liter. • Aerasi yang memadai disuplai kedalam bak sehingga seluruh bagian bak bergejolak.

125



•



•



•



•







Analisis volatie suspended solid (VSS) dilakukan setiap hari untuk mengukur tingkat pembentukan biomassa. Pertumbuhan mikroba juga dapat diamati melalui parameter OD(reaksi dengan FDA: Fluoresene diasetat*. Pengamatan dilakukan hingga pertumbuhan mikroba maksimal, dan pertumbuhan ini akan dijaga stasioner dengan penambahan glukosa. Ketika Vmaks dicapai ditambahkan kedalam bak 1 g/liter glukosa untuk mempertahankan pertumbuhan mikroba maksimal yang stasioner. Larutan aktif siap aklimatisasi lebih lanjut. * Enzim + FDA + Buffer disentrifuge 1 jam  diukur OD sebanding dengan jumlah bakteri dengan standar : Buffer +FDA + aseton Mg/l FDA terhidrolisis

2. Aklimatisasi • Disiapkan reaktor pengolahan kedua dengan volume 12 liter, disiapkan media dengan perbandingan limbah : larutan glukosa ditabelkan dibawah prosedur ini. • Aerasi yang memadai disuplai kedalam bak sehingga seluruh bagian bak bergejolak. • Pengamatan dilakukan dengan parameter VSS, setelah bakteri mampu mengolah air limbah

126

tanpa penambahan glukosa dan nilai VSSnya > 2000 mg/L penelitian utama dapat dilanjutkan dimana penyisihan organic di dalam reactor diamati setiap satu jam dengan parameter COD dan VSS. Tabel.4.3 Perbandingan limbah dengan glukosa pada larutan mikroba yang tetap(10%) Glukosa (mg/L

Air Limbah (mg/L) 10 100 200 400 800 1000

990 900 800 600 200 0

Data yang diperoleh selama pengamatan pembibitan diplotkan antara produk biomassa (yang diukur dengan VSS) dengan waktu. Dengan ploting tersebut dapat ditunjukan periode pertumbuhan mikroorganisme mulai dari aklimatisasi, puncak pertumbuhan, masa stagnan dan kematian, kemudian ditentukan fase puncak pertumbuhan sebagai dasar dalam penggunaan konsorsium mikroba dalam lumpur aktif. 4.4 Pemanfaatan Suspensi Aktif pada Biosistem Biosistem dibuat dengan dua bagian fungsi utama, yaitu pertama berupa saringan pasir bertujuan untuk mengurangi kandungan bahan-bahan padat yang ada di

127

air dan kandungan lumpur. Umumnya, air kotor yang akan disaring oleh pasir mengandung bahan padat dan endapan lumpur. Ukuran pasir untuk menyaring bermacam-macam, tergantung jenis bahan pencemar yang akan disaring. Semakin besar bahan padat yang perlu disaring, semakin besar ukuran pasir yang digunakan. Saringan pasir hanya mampu untuk menahan bahan padat terapung dan tidak bisa menyaring virus dan bakteri pembawa penyakit. Untuk itu air yang melewati saringan pasir masih harus disaring lagi oleh media lain. Saringan pasir ini harus dibersihkan secara teratur pada waktu tertentu. Kedua penguraian zat-zat kontaminan oleh aktivitas mikroba seperti ragi, fungi, atau bakteri yang berada disekitar akar tumbuhan. Mikroorganisme (ragi, fungi, atau bakteri) mengkonsumsi dan menguraikan atau mengubah bahan organik untuk digunakan sebagai bahan nutrien. Beberapa jenis mikroorganisme dapat menguraikan bahan organik seperti minyak atau larutan yang berbahaya bagi manusia dan mengubah bahan-bahan berbahaya tersebut menjadi bahan kurang berbahaya melalui proses degradasi. Senyawa-senyawa alami yang dilepaskan oleh akar tumbuhan seperti zat gula, alkohol, dan asam yang mengandung karbon organik berfungsi sebagai sumber nutrien bagi mikroba tanah dan penambahan nutrien akan memacu aktivitas mikroba tersebut (Kurniawan, 2008). Adapun mekanisme dari rhizodegradasi, yaitu tumbuhan mengeluarkan dan mentransportasikan oksigen dan air ke dalam tanah. Tumbuhan juga menstimulasi

128

biodegradasi melalui mekanisme lain seperti penyetopan metabolisme lain dan mentransportasikan oksigen atmosfer ke dalam daerah akar. Polutan diuraikan oleh mikroba dalam tanah, yang diperkuat/sinergis oleh ragi, fungi, dan zatzat keluaran akar tumbuhan (eksudat), yaitu gula, alkohol, dan asam. Eksudat merupakan makanan mikroba yang menguraikan polutan maupun biota tanah lainnya. Spesies yang biasa digunakan adalah berbagai jenis tanaman yang memiliki sifat hidup tergenang dan tahan akan kondisi lingkungan yang relatif ekstrim. 1.

Tanah sebagai Sumber Suspensi Aktif Pengambilan tanah/sedimen yang akan dipakai sebagai sumber suspensi aktif dilakukan melalui metode grab, yaitu dilakukan sekali pada saat pengambilan contoh dengan mengambil bagian dari suatu material yang mengandung mineralisasi secara acak. Sampling sedimen dapat dilakukan pada berbagai jenis ekosistem yang berbeda yang memiliki paparan polutan yang beragam. Seperti contoh dapat diambil di selokan yang terpapar zat warna dari limbah pencelupan, diambil secara aseptis dari tiga titik lokasi pengambilan sebanyak +100 gram kemudian dikompositkan diletakkan sementara pada satu kantong plastik klip, dan disimpan pada cooler box. Sedimen tercemar yaitu sedimen selokan disekitar pembuangan limbah pencelupan dan sedimen hutan bakau (mangrove) diambil menggunakan serokan dengan kedalaman + 10 cm dari permukaan dasar sebanyak + 100 gram. Masing- masing

129

sedimen diambil dengan menentukan tiga titik, kemudian dicampur menjadi satu dengan asumsi dapat mewakili keseluruhan kawasan tempat pengambilan sampel dari masing-masing sumber tersebut. Kemudian diletakkan sementara pada satu kantong plastik klip dan disimpan pada cooler box. 2.

Penyediaan tanaman pada Biosistem Tanaman yang digunakan adalah tanaman liar (ipomoea crassicaucalis), ditumbuhkan dengan cara stek batang. Bibit tanaman ini diperoleh dengan mengambil secara langsung pada habitatnya di daerah Denpasar Selatan. Bibit (batang) yang diperoleh kemudian ditanam di tanah yang dicampur pasir selama ± 1 bulan. Untuk konstruksi unit biosistem pada lahan basah berupa unit pengolahan dapat digunakan tempat semaian ukuran 220 cm x 120 cm x 50 cm dan dilengkapi dengan tempat pengambilan sampel untuk pemeriksaan. Bak perlakuan diisi dengan batu koral setinggi 15 cm kemudian diatasnya diisi campuran pasir dan sedikit tanah setinggi 30 cm. Pada lapisan pasir ini akan ditanam tumbuhan, yang banyaknya disesuaikan dengan panjang dan lebar akar yang memungkinkan sebagian besar lapisan itu terisi oleh risosfir. Tanaman ini diadaptasikan selama ± 2 minggu.

130

3. Penyiapan konsorsia mikroba yang akan ditambahkan pada biosistem

a.

Pembuatan media pertumbuhan mikroorganisme Ditimbang dengan menggunakan timbangan merk OHAUS Galaxy 400 sebanyak 2 gr glukosa (KH); 0,1 gr K2HPO4; 0,1 gr KH2PO4, 0,1 gr (NH4)2[Fe(SO4)2].6H2O; 0,02 gr MgSO4; 0,02 gr FeSO4, 0,02 gr ekstrak ragi dan 2 mg rhodamin b, kemudian dilarutkan dalam 2,0 liter akuades (Suriawiria, 1985; Waluyo, 2004). Selanjutnya campuran dikocok sampai semua campuran homogen kemudian dimasukkan ke dalam erlenmeyer 2L. Erlenmeyer ditutup dengan kapas dilapisi aluminium foil. Media disterilisasi dengan menggunakan autoklaf selama 15 menit dengan tekanan 15 p.s.i dan suhu 121oC. Perhitungan waktu 15 menit dimulai sejak termometer menunjukkan suhu 121oC. Setelah sterilisasi, media didiamkan pada suhu 37oC selama 5 menit dan selanjutnya media dapat disimpan dalam refrigerator sampai saat diperlukan (Ginting, 2007).

b. Pembibitan (seeding) suspensi aktif Pembibitan adalah tahap pertumbuhan mikroba dari sedimen yang di sampling dari selokan tercemar limbah pencelupan, hutan bakau dan tanah subur. Sebanyak 3 buah gelas beker 1 L dengan kondisi bersih disiapkan. Masing-masing sebanyak 500 mL media cair dimasukkan ke dalam gelas beker I, II, dan III, kemudian pada gelas

131

beker I ditambahkan sedimen dari hutan bakau, gelas beker II ditambahkan sedimen selokan tercemar limbah pencelupan dan gelas beker III ditambahkan tanah subur, masing- masing sebanyak + 1 gram. Media kemudian diaerasi dengan menggunakan aerator yang diberi selang, yang diletakkan pada dasar gelas beker. Gelas beker ditutup dengan kain kasa dan diikat dengan gelang karet didiamkan selama 1 jam agar homogen. Setelah homogen aerator dimatikan dan digenangkan beberapa saat + 10-15 menit. Kemudian Pertumbuhan mikroba diamati dengan mengukur nilai VSS-nya. Pengukuran nilai VSS dilakukan berulang kali untuk masing-masing sampel sedimen dengan rentang waktu setiap 1 hari sampai menunjukkan adanya peningkatan nilai VSS. Data yang diperoleh diplot antara nilai VSS dengan waktu pertumbuhan mikroba. Berdasarkan kurva pertumbuhan yang dibuat ditentukan waktu pertumbuhan mikroba mencapai fase eksponensial. Pengamatan dilakukan untuk ketiga sedimen. Bibit sedimen yang paling cepat tumbuh sampai mencapai fase eksponensial dan memiliki nilai VSS tertinggi (densitas mikroba banyak), maka sedimen tersebut merupakan bibit sedimen terbaik yang akan digunakan dalam pengolahan limbah pencelupan.

c.

Penentuan kemampuan biosistem mendegradasi rhodamin b. Larutan rhodamin b dialirkan ke dalam bak pengolahan biosistem. Dalam bak tersebut larutan /air limbah di perlakukan

132

dengan merendamnya selama 6,12,18, dan 24 jam kemudian sampel diambil untuk di ukur kandungan rhodaminnya. Ditentukan perubahan kandungan rhodamin b dengan memplotnya dengan waktu perendaman. Digambarkan kurva dan ditentukan kisaran waktu efektif kerja sistem pengolahan. Indikator produk antara yang diukur dalam proses biodegradasi rhodamin b adalah phenol, amonia, nitrat, ion klorida dan COD dalam sampel larutan kemudian diplot dengan waktu perlakuan sehingga diperoleh kurva yang menunjukkan pemecahan rhodamin pada proses biodegradasi. Kurva dibuat dengan ketentuan garis x menunjukkan waktu pengolahan (t) dan garis y menunjukkan kadar pencemar. Tabung Keluaran Air Limbah

Rumput Bermuda Pasir Batu Koral Bak Pengolahan Limbah  Gambar 4.2. Biosistem

133



d.

Penentuan jumlah dan ciri koloni mikroba yang tumbuh setelah di Ekspose Rhodamin b Penentuan jumlah dan ciri koloni dilakukan dengan metode mengunakan metode seri pengenceran (Platting Method) dan penanaman pada media Nutrient Agar (NA) (Tortora, dkk., 2001). Disiapkan 6 tabung reaksi yang berisis 9 ml air steril untuk sampel sedimen yang berasal dari sumber terbaik. Mikroba yang ditumbuhkan pada media baru, diambil dari suspensi yang mengendap pada gelas beker seeding sumber sedimen terbaik. Suspensi yang mengendap diencerkan hingga faktor pengenceran 10-6, dengan cara dipipet larutan suspensi sebanyak 1 ml pada gelas beker seeding, lalu dipindahkan dalam tabung reaksi pertama yang berisi 9 ml air steril, dikocok hingga homogen sehingga didapatkan faktor pengenceran 10-1. Dengan menggunakan pipet steril diambil larutan suspensi sebanyak 1 ml pada tabung pertama lalu dipindahkan dalam tabung yang kedua yang berisi 9 ml air steril sehingga didapatkan faktor pengenceran 10-2 dan diteruskan hingga didapatkan faktor pengenceran 10-6. Disiapkan petridish steril sebanyak 7 buah (1 buah pertidish sebagai kontrol). Petridish diberi tanda sesuai sampel pada setiap tahap (waktu penelitian) dan faktor pengenceran yaitu dari faktor pengenceran 10-1 sampai 10-6. Dari setiap pengenceran, dipipet 1 ml dan dituang pada petridish steril. Selanjutnya ditambahkan 10 – 15 ml media Nutrient Agar (NA) yang masih cair dan digoyangkan secara perlahan sampai media NA membeku pada setiap petridish tersebut, kemudian

134

diinkubasi pada suhu 37oC selama 24 jam. Diamati koloni yang tumbuh, dicatat ciri koloni dan jumlah dari tiap jenis koloni (Dwidjoseputro, 1998). Prosedur ini dilakukan pada tahap seeding sebanyak 3 kali yaitu pada saat t=0 (awal seeding), hari ke- 3 dan pada akhir proses seeding (pada fase eksponensial). Selanjutnya prosedur ini dilakukan kembali pada tahap akhir uji efektifitas mikroba (setelah aplikasi).

135

BAB V PENUTUP

S

ifat dan peranan air menentukan terjadinya fenomena menyangkut air tersebut. Air dapat berbentuk padat (es), cair dan gas (uap air) yang ternyata menunjukkan sifat‑sifat yang istimewa dan unik bila dibandingkan dengan sifat yang ditunjukkan oleh senyawa‑senyawa lainnya. Sebagai contoh: es mengapung di air; sifat ini berbeda dengan sifat bentuk padat pada umumnya yang kerapatannya lebih besar dari bentuk cairnya. Ternyata penyimpangan sifat dari es ini memungkinkan bagi biota akuatik untuk dapat mempertahankan hidupnya di musim dingin. Air merupakan pelarut yang sangat baik karena dapat melarutkan berbagai macam senyawa ionik dan polar. Dengan demikian, air bertindak sebagai media untuk transportasi senyawa‑senyawa nutrisi bagi tanaman dan hewan dan juga senyawa-­senyawa yang berasal dari limbah yang bersifat toksik ataupun polutan. Air merupakan komponen utama penyusun makhluk hidup, hampir 98% tubuh suatu makhluk hidup, tersusun oleh air. Bumi merupakan planet air, yang menutupi sekitar 71% permukaan bumi dalam bentuk lautan Keterlibatan manusia menjadi bagian dari ekosistem memiliki dampak yang signifikan terhadap perubahan

136

ekosistem. Untuk pertumbuhan dan memenuhi keperluan hidupnya manusia menjadikan lingkungan sebagai sumberdaya dalam memenuhi berbagai aktivitas produksinya. Dalam melakukan aktivitas, manusia maupun makhluk hidup lain menghasilkan bahan buangan yang biasa disebut limbah. Sumber penghasil limbah dikelompokan dalam sumber tertentu (point source) dan sumber tak tentu (nonpoint source). Sumber tertentu meliputi limbah domestik dan limbah industri, sedangkan sumber tak tentu berupa limpasan daerah pertanian dan limpasan daerah perkotaan. Dari kedua sumber pencemar tersebut dapat dihasilkan jenis pencemar berupa limbah yang dapat menurunkan kadar oksigen, nutrien, patogen, sedimen(padatan terendapkan), garam-garam, logam berat, bahan organik toksik dan pencemar panas. Indikator pencemaran air berupa indikator fisik, yaitu suhu, kecerahan dan kekeruhan, warna, padatan tersuspensi dan padatan terlarut. Parameter kimia meliputi pH(derajat keasaman), Okseigen terlarut, BOD, COD, nitrit, nitrat, kandungan logam berat dalam air, fosfat, sulfida dan kandungan garam dalam air. Pencemar di dalam air akan menurunkan kadar oksigen yang terlarut di dalam air. Kehidupan air membutuhkan jumlah oksigen yang cukup. Jika kadar oksigennya menurun sampai pada tingkat tertentu, maka kehidupan biota perairan akan terganggu. Kematian biota perairan antara lain ikan-ikan dan tumbuhan air juga disebabkan oleh adanya polutan organik dan anorganik toksik. Polusi termal dari limbah juga akan mengganggu kehidupan biota perairan.

137

Polutan akan meresap ke dalam tanah melalui pori-pori tanah. Pada proses peresapan ini, tanah akan menjadi jenuh. Hal ini akan menimbulkan gangguan terhadap air tanah, sebagai salah satu sumber air minum yang paling banyak digunakan. Dampak terhadap kesehatan tergantung dari kualitas air, karena air merupakan media bagi penyebaran penyakit. Air sebagai media hidup bagi makhluk hidup termasuk mikroba, air sebagai sarang penyebar penyaki dan jumlah air yang berkurang menyebabkan tidak tercukupinya kebutuhan manusia untuk membersihkan dirinya. Di Indonesia terdapat beberapa penyakit yang dikategorikan sebagai water born diseases atau penyakit yang dibawa oleh air. Penyakit ini dapat menyebar apabila mikroba penyebabnya dapat masuk ke dalam sumber air yang digunakan untuk kebutuhan sehari-hari. Jenis mikroba yang penyebarannya melalui air cukup banyak, antara lain bakteri, protozoa dan virus. Selanjutnya, diungkapkan beberapa penyakit yang termasuk dalam kategori waterborn diseases beserta agen pembawanya. Industri menghasilkan hasil samping berupa limbah dengan jumlah limbah yang dihasilkan berbanding lurus dengan tingginya kegiatan produksi. Limbah dapat diolah dengan cara diendapkan terlebih dahulu, namun metode ini menimbulkan dampak bau yang menyengat. Penumpukan limbah juga memerlukan wilayah yang luas agar tidak mengganggu sanitasi dan kesehatan di pemukiman penduduk. Masalah ini disebut sebagai masalah estetika lingkungan. Limbah minyak dan lemak juga menimbulkan masalah estetika lingkungan yaitu

138

sekitar tempat pembuangan limbah menjadi licin. Pada tempat pembuangan dan pengolahan limbah, masalah bau umumnya timbul dari beberapa kegiatan antara lain dari tempat pembuangan limbah dan pembusukan limbah pada media tanah, air yang menghasilkan gas-gas yang berbau busuk. Pengolahan limbah adalah untuk mengurangi beban pencemar, partikel tercampur serta membunuh organisme patogen. Selain itu, diperlukan juga tambahan pengolahan untuk menghilangkan bahan nutrisi, komponen beracun, serta bahan yang tidak dapat didegradasikan agar kosentrasi yang ada menjadi rendah. Untuk itu diperlukan pengolahan yang bertahap. Pengolahan limbah dapat dilakukan secara fisik, kimia maupun secara biologis. Pemilihan cara pengolahan limbah sangat tergantung sifat dan toksisitas limbah, pertimbangan efektivtas hasil dan aspek ekonomis.

139

DAFTAR PUSTAKA

Buchari, I Wayan Arka, KG Dharma P. dan I.G.A. Kunti Sri P. D. 2001. Kimia Lingkungan. UPT Udayana, Bali Clesceri and Lenore. 1998. Standard Method for Examination of Water and Wastewater, 20th Edition, American Public Health Association 1015 Fifteenth street, Washington. Ginting, P. 2007. Sistem Pengelolaan Lingkungan dan Limbah Industri, Yrama Widya, Bandung. Gelent, W. 2010. Penurunan Kadar Chemical Oxygen Demand (COD) dan Amonia Limbah Cair Rumah Sakit dengan Teknik Lumpur Aktif, Skripsi, Universitas Udayana, Denpasar. Idiyanti,T., S. Aiman, R. Trisnamurti dan S.Inijah. 1995. Pengolahan Sistem Kontinu Air Limbah Industri Herbisida dengan Lumpur Aktif. Prosiding Lokakarya Nasional Mikrobiologi Lingkungan. Hal 104 – 113. Laksmi, J., Betti Sri, dan Winiati Pudji Rahayu. 2003. Penanganan Limbah Industri Pangan, Kanisius, Pusat Antar Universitas Pangan Gizi Institut Pertanian, Bogor. Manahan, S. E., 1994. Environmental Chemistry. Sixth Edition. Lewis Publication. CRC Press. Inc.

140

Margono, dan Soejono. 1991. BukuPedoman Pengajar Mata Ajaran Kimia Lingkungan, Pusat Pendidikan Tenaga Kesehatan Departemen Kesehatan RI, Jakarta. Metcalf And Eddy. 2003. Wastewater Engineering, Treatment and Reuse. Fourth Edition. McGraw Hill Higher Education. Muhammad, M dan Achmad, S. 1990. Aplikasi Analisis Spektrofotometer UV-Vis, Mecphiso Grafika, Jakarta. Mukono, H.J. 2000. Prinsip dasar Kesehatan Lingkungan, Airlangga Universitas Press, Surabaya. Sugiaharto. 1987. Dasar-dasar Pengolahan Air limbah, Universitas Indonesia, Jakarta. Sulistyanto, E dan H. W. Swarnam. 2003. Tecno Limbah. Majalah Pusat Pengembangan Teknologi Limbah Cair, Volume 7 tahun 2003, Penerbit Pusat Pengembangan Teknologi Limbah Cair, Yogayakarta. Sumastri. 2009. Bioremediasi Lumpur Minyak Bumi secara Pengomposan Menggunakan Kultur Bakteri Hasil Seleksi, http://www.p4tkipa.org/data/SUMASTRI.pdf. 15.01.2010 Supradata. 2005. Pengolahan Limbah Domestik Menggunakan Tanaman Hias Cyperus alternifolius, L. dalam Sistem Lahan Basah Buatan Aliran Bawah Permukaan (SSF-Wetlands), http://eprints.undip. ac.id/18696/1/Supradata.pdf. 28.01.2011 Suyasa, I.W Budiarsa dan Wahyu Dwijani. 2007. Kemampuan Sistem Saringan Pasir-Tanaman Menurunkan Nilai BOD dan COD Air Tercemar Limbah Pencelupan, Ecotrophic., Vol 2 No.1, 1-7.

141

Suriawiria.2002. Mikrobiologi Air, PT. Alumni, Bandung. Turhayati. 2008. Efektivitas Pengendapan Dodesil Benzena Sulfonat (DBS) dengan Ca(OH)2 dan Lumpur Aktif Pada Limbah Deterjen, Skripsi, Universitas Udayana, Denpasar. Udiharto, M., dan Sudaryono. 1999. Bioremediasi Terhadap Tanah Tercemar Minyak Bumi Parafinik dan Aspak, Prosiding Seminar Nasional Teknologi Pengelolaan Limbah dan Pemulihan Kerusakan Lingkungan-BPPT, Jakarta, 121-132. Untung, O. 1992. Menjernihkan Air Kotor, Puspa swara, Jakarta.

142

143