PENGOLAHAN AIR LIMBAH PENCUCIAN MOBIL DENGAN REAKTOR SARINGAN PASIR LAMBAT DAN KARBON AKTIF CARWASH WASTEWATER TREATMENT BY USING SLOW SAND FILTER AND ACTIVATED CARBON Rr. Adistya Chrisafitri 1) dan Nieke Karnaningroem2) Jurusan Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS), Surabaya - 60111
[email protected]
Abstrak : Jasa pencucian mobil saat ini sedang marak di berbagai pelosok perkotaan bahkan mulai masuk di pinggiran daerah. Tidak jarang industri pencucian mobil tersebut langsung membuang limbahnya ke badan air tanpa melalui proses pengolahan terlebih dahulu. Limbah yang dihasilkan mengandung kadar surfaktan yang tinggi yang berasal dari pemakaian sabun. Kandungan surfaktan yang tinggi pada badan air akan menyebabkan penurunan kualitas badan air. Maka dibutuhkan suatu pengolahan untuk menurunkan kadar pencemar seperti yang dianalisa yaitu kadar COD dan surfaktan dengan menggunakan slow sand filter dan adsorpsi karbon aktif. Penelitian ditujukan untuk mengetahui efisiensi removal slow sand filter-karbon aktif dengan variasi konsentrasi limbah dan jenis media pasir sebagai media penyaring. Pada studi pendahuluan diketahui kadar COD 768 mg/l dan Surfaktan 25,32 mg/l. Berdasarkan analisa akhir yang dilakukan, efisiensi removal slow sand filter terhadap COD mencapai 72,1% dan surfaktan sebesar 63,6%. Namun, penggunaan karbon aktif meningkatan efisiensi removal hingga 84% untuk COD dan 72% untuk surfaktan. Maka, pengolahan slow sand filter dan karbon aktif cukup baik digunakan dalam mengolah limbah pencucian mobil. Kata kunci : saringan pasir lambat, COD, surfaktan, adsorpsi, karbon aktif. Abstract : Car washing services are currently emerging in various city. Mostly, the car wash industry discharge their waste into the waterways directly without prior treatment. The wastewater containing high content of surfactants, derived from the use of detergent to clean cars. High content of surfactant in the waterways will cause a decrease of the water quality. So we need a treatment to reduce levels of pollutants such as the levels of COD and surfactants, as we analyzed, by using slow sand filter and activated carbon adsorption. This study aimed to determine the removal efficiency of slow sand filter - activated carbon, by varying the concentration of wastewater and the type of sand as filter bed media. In the preliminary study, known the level of COD is 768 mg / l and Surfactants 25.32 mg / l. Based on the recent analysis, slow sand filter removal efficiency of COD reached 72.1% and 63.6% of surfactants. However, the use of activated carbon increase the removal efficiency to 84% for COD and 72% for the surfactant. Thus, the treatment using slow sand filter and activated carbon is good enough to use in car washes waste water treatment. Key words : slow sand filters, COD, surfactants, adsorption and activated carbon.
I. PENDAHULUAN Jasa pencucian kendaraan bermotor saat ini sedang marak di berbagai pelosok perkotaan di Indonesia. Seiring bertambahnya penduduk maka kebutuhan akan kendaraan juga semakin bertambah. Dengan jumlah kendaraan bermotor terutama mobil yang tergolong tinggi memberikan peluang muculnya usaha-usaha atau jasa pencucian mobil bagi masyarakat di kota-kota besar seperti Surabaya.
Namun, selain dianggap dapat meningkatkan perekenomian serta meningkatkan pendapatan daerah, jasa pencucian mobil juga dapat memperburuk kualitas lingkungan. Hal ini dikarenakan air hasil pencucian mobil atau limbahnya tidak diolah terlebih dahulu, melainkan langsung dibuang ke saluran air atau badan air yang ada. Jika limbah tersebut dibuang dalam jumlah besar, maka kadar COD dan Surfaktan di badan air akan meningkat. Limbah yang dihasilkan dari pencucian mobil ini memiliki konsentrasi COD berkisar antara 141-1019 mg/L berdasarkan beberapa hasil pengukuran karakteristik air limbah dari pencucian mobil (Bhatti dkk., 2011). Air limbah yang akan dibuang ke badan air harus memenuhi standar baku mutu lingkungan sesuai dengan SK. Gub. Jatim. No. 45 tahun 2002 tentang baku mutu limbah cair, dimana kadar COD yang akan dibuang ke badan air golongan IV tidak boleh melebihi 600 mg/L. Namun, semakin banyaknya limbah hasil pencucian mobil yang masuk ke perairan, menandakan semakin banyaknya surfaktan yang mencemari dan mengakibatkan dampak-dampak seperti self purification dari perairan yang tercemar zat tersebut menjadi menurun. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui alternatif pengolahan yang lebih spesifik, khususnya yang efisien dalam menurunkan konsentrasi pencemar limbah pencucian mobil, agar lebih aman saat dibuang ke badan air, untuk menjaga kualitas perairan atau lingkungan. Pada penelitian ini akan digunakan suatu teknologi yaitu reaktor saringan pasir lambat (slow sand filter) dan diikuti dengan karbon aktif. Slow sand filter diyakini dapat menurunkan kadar-kadar pencemar dalam limbah pencucian mobil. Teknologi saringan pasir ini juga dapat menjadi solusi yang menguntungkan karena selain harganya terjangkau, hanya membutuhkan sedikit pemeliharaan dan mudah dioperasikan. Selama proses penyaringan, air yang diolah akan dilewatkan pada media filter dengan kecepatan yang rendah. Sedangkan karbon aktif sendiri merupakan material yang memiliki pori-pori besar dan dapat menyerap apa saja yang dilaluinya (Roop Chand, 2005). Karbon aktif sangat baik dalam memakan bakteri. Sebagai contoh fungsi karbon aktif yang dipakai di obat diare norit dapat memakan bakteri dan racun yang ada di dalam tubuh penderita (Priandani Manik, 2008). Penggunaan karbon aktif pada saat ini telah banyak sekali dikembangkan dalam proses pengolahan air. Karbon aktif biasanya digunakan sebagai proses lanjutan setelah pengolahan fisik atau biologis terlebih dahulu. Pada proses ini karbon aktif digunakan untuk mengurangi kadar dari bahan-bahan organik terlarut yang ada dalam air. Disamping itu dengan adanya kontak karbon aktif dengan air maka benda-benda partikel juga dapat ikut dihilangkan. Dengan adanya proses adsorpsi tersebut maka zatzat substansi terlarut yang ada di air dapat terserap pada permukaan media karbon aktif sehingga diharapkan air yang keluar dari proses tersebut telah memiliki kualitas yang baik. Selain keefektifan dalam meremoval pencemar, kemudahan dalam penggunaan serta biaya yang relatif murah dalam perawatannya menjadikan karbon aktif sebagai salah satu alternatif teknologi yang digunakan dalam mengolah limbah. II. METODE Metode penelitian adalah langkah-langkah teknis yang akan dilakukan selama penelitian tugas akhir. Persiapan Alat dan Bahan: Dalam penelitian ini digunakan 3 buah reaktor sand filter yang terbuat dari kaca dirancang pada skala kecil (skala laboratorium). Reaktor slow sand filter mempunyai luas alas 15 x 15 cm dengan tinggi 120 cm Ketebalan masing-masing media pasir
sebagai media penyaring adalah 70 cm, dimana pasir yang digunakan adalah pasir kali, pasir laut dan pasir gunung dengan diameter antara 0.15–0.35 mm. Dibawah media pasir diletakkan media penyangga yaitu media kerikil dengan diameter 0,5-1 cm dengan ketinggian 15 cm. Outlet sand filter terletak pada dasar reaktor setinggi 10 cm dan dilengkapi dengan overflow untuk mengalirkan effluen, yang disambungkan pada pipa outlet. Pemberian pipa outlet bertujuan agar schmutzdecke yang telah tumbuh dapat tetap terendam. Dimensi reaktor ini di dapat dari perhitungan, dengan mempertimbangkan kecepatan aliran efektif yang diinginkan mengacu pada kriteria desain reaktor slow sand filter. Sedangkan reaktor karbon aktif di desain dengan ukuran 15 x 15 cm dengan tinggi 80 cm. Ketebalan media karbon aktif setinggi 50 cm dengan tinggi underdrain dan freeboard masing-masing 15 cm. dimensi reaktor ini didapat dari dimensi penelitian sebelumnya (Puspita, 2008). Persiapan Media Media yang digunakan adalah pasir kali, pasir laut, dan pasir gunung. Reaktor pertama diisi dengan media pasir kali setinggi 70 cm. Reaktor kedua diisi dengan media pasir laut setinggi 70 cm. dan reaktor ketiga diisi dengan media pasir gunung setinggi 70 cm. Sedangkan untuk reaktor karbon aktif, diisi masing-masing reaktor dengan media karbon aktif setinggi 50 cm. Aklimatisasi Media Aklimatisasi media dilakukan untuk menumbuhkan mikroorganisme sehingga terbentuk lapisan schmutzdecke pada media sebelum biofilter dioperasikan. Proses pengaklimatisasian media ini adalah dengan cara merendam media media pasir dengan air limbah pencucian mobil yang akan diolah. Aklimatisasi dilakukan kurang lebih selama 14 hari, dan diamati setiap hari. Apabila pada media terbentuk lapisan seperti serabut halus berwarna kecoklatan yang lama-kelamaan semakin tebal serta tidak mudah terlepas dari media, maka dapat dipastikan bahwa mikroorganisme telah tumbuh pada permukaan media pasir. Setelah proses aklimatisasi barulah reaktor dijalankan dan dilakukan penelitian terhadap effluen yang dihasilkan. Pengoperasian Slow Sand Filter Prosedur pengoperasian reaktor biofilter adalah sebagai berikut: Terlebih dahulu dilakukan analisa awal atau penelitian pendahuluan untuk mengetahui karakteristik dari air limbah pencucian mobil ini. Parameter yang diteliti adalah konsentrasi COD dan surfaktan. Setelah diketahui konsentrasi awal dari limbah pencucian mobil ini, kemudian akan dilakukan penelitian lanjutan dengan menggunakan variasi terhadap konsentrasi air limbah pencucian mobil dan variasi jenis pasir sebagai media penyaring pada reaktor slow sand filter. Konsentrasi air limbah yang digunakan yaitu sebesar 100% dan 50%. Variasi jenis pasir yang digunakan pada reaktor sand filter adalah pasir kali, pasir laut, dan pasir gunung. Pada pengolahan air limbah pencucian mobil ini digunakan aliran downflow untuk reaktor saringan pasir dan proses adsorpsi. Dialirkan secara intermitten air limbah dari reservoir ke dalam reaktor slow sand filter, setelah dijalankan selama kurang lebih 8 jam barulah diambil sample untuk diteliti kandungan COD dan Surfaktan. Effluen dari slow sand filter ini kemudian dapat langsung dialirkan ke dalam reaktor karbon aktif (sebagai influen reaktor karbon aktif) untuk kemudian diambil sample nya setelah kurang lebih 2 jam dijalankan.
Pengambilan sampel untuk analisa COD dan surfaktan diambil dari inlet reaktor saringan pasir (outlet reservoir), outlet reaktor saringan pasir, dan outlet karbon aktif.
III. HASIL DAN PEMBAHASAN Karakteristik Air Limbah Sebelum penelitian dilaksanakan, terlebih dahulu dilakukan penelitian pendahuluan terhadap air limbah pencucian mobil tersebut untuk mengetahui karateristik. Berdasarkan hasil analisa, diperoleh data karakteristik air tanah dangkal dari bantaran sungai kalimas, yaitu: Tabel 3.1 Karakteristik Air Limbah No.
Parameter
Konsentrasi (mg/l)
Baku Mutu (mg/l)
1
COD
768
600
2
Surfaktan
25,32
15
Sumber: Hasil Penelitian, 2012 Dari Tabel 3.1 dapat dilihat bahwa parameter COD dan Surfaktan yang diuji pada sample air limbah pencucian mobil tersebut tergolong tinggi untuk langsung dibuang ke badan air. Konsentrasi COD mencapai 768 mg/l dan konsentrasi Surfaktan mencapai 25,32 mg/l. Sedangkan angka yang diperbolehkan (baku mutu) untuk COD adalah 600 mg/l dan untuk Surfaktan adalah 15 mg/l. Semakin tinggi kandungan bahan pencemar dalam air, maka jumlah oksigen terlarut dalam air semakin menurun. Hal ini dapat menyebabkan biota-biota yang hidup di perairan tersebut mengalami kekurangan oksigen, dan berakibat turunnya daya hidup biota tersebut, sehingga dapat mengakibatkan rusaknya keseimbangan lingkungan perairan (Utomo,2002). Oleh karena itu, perlu dilakukan pengolahan pendahuluan terhadap air limbah pencucian mobil ini, agar lebih aman untuk dibuang ke badan air.
3.1
Perbandingan Efisiensi Removal COD pada Variasi Jenis Media Pasir untuk Konsentrasi Air Limbah 100% Berikut adalah analisa perbandingan efisiensi removal COD pada variasi jenis media pasir kali, pasir laut dan pasir gunung untuk konsentrasi limbah 100%. Data didapat dari grafik sebelumnya kemudian di plot pada satu grafik (Gambar 1).
efisiensi (%)
80,0
Grafik Efisiensi Removal COD Slow Sand Filter
60,0 40,0 20,0 0,0
removal media pasir kali %removal media pasir laut % removal media 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 pasir gunung Analisa hari ke-
Gambar 1. Perbandingan Efisiensi Removal COD Pada Konsentrasi Air Limbah 100% Pada Gambar 1 terlihat adanya perbedaan efisiensi removal pada masing-masing jenis pasir, terlihat pula bahwa efisiensi removal COD menggunakan media pasir kali sedikit lebih baik dibandingkan dengan media pasir laut dan pasir gunung. Ini terjadi karena ketiga media pasir tersebut mempunyai kandungan yang berbeda yang berpengaruh terhadap removal COD, seperti kandungan garam pada pasir laut (salinitas) yang dapat mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme atau schmutzdecke yang berperan aktif dalam pengolahan ini, sehingga efisiensi removal yang dihasilkan paling kecil. 3.2
Perbandingan Efisiensi Removal Surfaktan pada Variasi Jenis Media Pasir untuk Konsentrasi Air Limbah 100% Berikut adalah analisa perbandingan efisiensi removal Surfaktan pada variasi jenis media pasir kali, pasir laut dan pasir gunung untuk konsentrasi limbah 100%. Data didapat dari grafik sebelumnya kemudian di plot pada satu grafik (Gambar 2).
efisiensi (%)
Grafik Efisiensi Removal Surfaktan Slow Sand Filter 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0
removal media pasir kali %removal media pasir laut %removal media pasir gunung 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Analisa hari ke-
Gambar 2. Perbandingan Efisiensi Removal Surfaktan Pada Konsentrasi Air Limbah 100%
Pada Gambar 2 terlihat adanya perbedaan efisiensi removal surfaktan pada masingmasing jenis pasir, sama dengan efisiensi removal COD, efisiensi removal surfaktan yang paling baik dihasilkan oleh efluen media pasir kali. Ini terjadi karena ketiga media pasir tersebut mempunyai kandungan yang berbeda yang berpengaruh terhadap removal kandungan surfaktan, karena seperti halnya COD, surfaktan juga merupakan senyawa organik. Kandungan garam yang terdapat pada pasir laut (salinitas) dapat mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme atau schmutzdecke yang berperan aktif dalam pengolahan ini, sehingga efisiensi removal yang dihasilkan paling kecil. 3.3
Perbandingan Efisiensi Removal COD pada Variasi Jenis Media Pasir untuk Konsentrasi Air Limbah 50% Berikut adalah analisa perbandingan efisiensi removal COD pada variasi jenis media pasir kali, pasir laut dan pasir gunung untuk konsentrasi air limbah 50%. Data didapat dari grafik sebelumnya kemudian di plot pada satu grafik (Gambar 3).
efisiensi (%)
Grafik Efisiensi Removal COD Slow Sand Filter 80,0 60,0
removal media pasir kali
40,0 20,0
removal media pasir laut
0,0
removal media pasir gunung 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Analisa hari ke-
Gambar 3. Perbandingan Efisiensi Removal Zat Organik Pada Konsentrasi Air Tanah 50% Pada Gambar 3 terlihat bahwa efisiensi removal COD tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan antara ketiga media pasir kali, media pasir laut dan pasir gunung. Namun, removal dari pasir kali terlihat lebih stabil. Ini terjadi karena ketiga media pasir tersebut mempunyai kandungan yang berbeda yang berpengaruh terhadap removal COD, seperti kandungan garam pada pasir laut (salinitas) yang dapat mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme atau schmutzdecke yang berperan aktif dalam pengolahan ini, sehingga efisiensi removal yang dihasilkan paling kecil.
3.4
Perbandingan Efisiensi Removal Surfaktan pada Variasi Jenis Media Pasir untuk Konsentrasi Air Limbah 50% Berikut adalah analisa perbandingan efisiensi removal Surfaktan pada variasi jenis media pasir kali, pasir laut dan pasir gunung untuk konsentrasi limbah 50%. Data didapat dari grafik sebelumnya kemudian di plot pada satu grafik (Gambar 4).
efisiensi (%)
Grafik Efisiensi Removal Surfaktan Slow Sand Filter 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0
removal media pasir kali removal media pasir laut removal media pasir gunung 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Analisa hari ke-
Gambar 4. Perbandingan Efisiensi Removal Surfaktan Pada Konsentrasi Air Limbah 50% Pada Gambar 4 tidak terlihat adanya perbedaan yang signifikan terhadap efisiensi removal surfaktan pada masing-masing jenis pasir. Walaupun terdapat kandungan maupun karakteristik yang berbeda antara ketiga media, namun efisiensi removalnya masih pada range yang sama. Jika dibandingkan dengan konsentrasi 100%, konsentrasi 50% menghasilkan efisiensi removal yang lebih baik, hal ini disebabkan karena kandungan pencemar yang lebih sedikit. Namun begitu, dari hasil uji statistik yang telah dilakukan, menunjukkan bahwa variasi jenis pasir ini menghasilkan efisiensi removal yang tidak signifikan karena rasio p > 0,05. IV. KESIMPULAN Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1. Penurunan nilai COD dan Surfaktan pada air limbah yang paling tinggi didapatkan dari efluen media pasir kali, konsentrasi air limbah 50%, dengan efisiensi mencapai 72,1% dan 60,6% Pemberian karbon aktif menghasilkan efisiensi removal COD total sebesar 94,1% 2. dan removal surfaktan total sebesar 71,1% Daftar Pustaka Alaerts, G. Dan Santika, S.S. 1987. Metode Penelitian Air. Penerbit Usaha Nasional : Surabaya. APHA. 1998. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 20th Edition. American Public Health Association. Benefield, Larry D. J., Joseph F.W., Barron L. 1982. Process Chemistry For Water and Wastewater Treatment. Prentice Hall : USA. Casey, T.J. 1997. Unit Treatment Processes in Water and Wastewater Engineering. John Wiley & Sons. Inc. : New York Cheremisionoff, Morresi. 1978. Carbon Adsorption Handbook. Ann Arbor Science Publisher, Inc. : Michigan.
Darsono, V. Dan Sutomo, T. 2010. Pengaruh Diameter Dan Ketebalan Pasir Dalam Saringan Pasir Lambat Terhadap Penurunan Kadar Deterjen. Tugas Akhir Fakultas Teknologi Industri, Universitas Atma Jaya : Yogyakarta. Edahwati L. Dan Suprihatin. 2009. Kombinasi Proses Aerasi, Adsorpsi, dan Filtrasi pada Pengolahan Air Limbah Industri Perikanan. UPN Veteran : Jawa Timur. Hadi, A. 2011. Penurunan Konsentrasi Surfaktan dalam Limbah Cair Laundry dengan Adsorpsi Menggunakan Arang Batok Kelapa (Coconut Shells) Komersil. Tugas Akhir Teknik Lingkungan ITS : Surabaya Hamada T. dan Miyazald Y. 2004. Reuse of carwash water with a cellulose acetate ultrafiltration membrane aided by flocculation and activated carbon treatments. Desalination 169, 257–267. Huisman, L., and W.E. Wood. 1974. Slowsand Filtration. WHO, Genewa. Irfani A. 2007. Filtrasi. achmadirfani.files.wordpress.com/2007/11/filtrasi.doc Kasam, dkk. 2005. Penurunan COD (Chemical Oxygen Demand) dalam Limbah Cair Laboratorium Menggunakan Filter Karbon Aktif Arang Tempurung. FTSP UII : Yogyakarta. Metcalf dan Eddy. 1979. Wastewater Engineering: Treatment Disposal Reuse. McGraw-Hill Publishing Company, Inc. Metcalf dan Eddy. 1981. Wastewater Engineering : Collecting and Pumping of Wastewater. McGraw-Hill Publishing Company, Inc. Nugroho, Y.A. 2008. Penurunan Kadar Phosphate Pada Limbah Cair Laundry Menggunakan Reaktor Biosand Filter Diikuti Dengan Reaktor Karbon Aktif. Tugas Akhir Teknik Lingkungan UII : Yogyakarta. Nurhasanah. 2009. Penentuan Kadar COD (Chemical Oxygen Demand) pada Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit, Pabrik Karet, dan Domestik. USU : Medan, Sumatera Utara. Puspita, Diana. 2008. Penurunan Konsentrasi Total Suspended Solid (TSS) Pada Limbah Laundry Menggunakan Reaktor Biosand Filter Disertai Dengan Reaktor Karbon Aktif. Tugas Akhir Teknik Lingkungan UII : Yogyakarta. Reynolds T.D., dan Richards P.A. 1982. Unit Operations and Processes in Environmental Engineering. International Thomson Publishing : USA. Riyadi, S. 1984. Pencemaran Air. Karya Anda : Surabaya. Said, M. 2008. Pengolahan Limbah Cair Hasil Pencelupan Benang Songket dengan Metoda Filtrasi dan Adsorpsi. Jurnal Penelitian Sains; Volume 11 Nomor 2 Mei 2008 hlm 474-480 Sugiharto. 1987. Dasar- Dasar Pengelolaan Limbah. UI Press : Jakarta Surat Keputusan Gub Jawa Timur no 45 tahun 2002. Baku Mutu Limbah Cair Bagi Industri Atau Kegiatan Usaha Lainnya di Jawa Timur. Tahir I. 2008. Penyediaan IPAL di Usaha Pencucian Kendaraan. http://iqmaltahir.wordpress.com/2008/09/05/penyediaan-ipal-di-usaha-pencuciankendaraan/ Tjokrokusumo, KRT. 1995. Pengantar Teknologi Bersih, Khusus Pengelolaan dan Pengolahan Air. STTL-YLH : Yogyakarta. United States Environmental Protection Act (EPA). 2004. Protection Agency : Queensland. Weber, W.J. 1972. Physicochemical Processes for Water Quality Control. Wiley Interscience : New York.
