PERANCANGAN TEKNOLOGI FILTER UNTUK AIR BUANGAN SKALA UNIT RUMAH DI KAWASAN LINGKAR KAMPUS IPB, DARMAGA
ASEP SURYADI
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA* Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Perancangan Teknologi Filter untuk Air Buangan Skala Unit Rumah di Kawasan Lingkar Kampus IPB, Darmaga adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, Agustus 2014 Asep Suryadi NIM F44100030
ABSTRAK ASEP SURYADI. Perancangan Teknologi Filter untuk Air Buangan Skala Unit Rumah di Kawasan Lingkar Kampus IPB, Darmaga. Dibimbing oleh SATYANTO KRIDO SAPTOMO. Adanya penyatuan saluran drainase dan saluran limbah pada setiap bangunan masih menjadi kondisi umum yang sering ditemui di Indonesia. Hal tersebut menjadikan proses penanggulangan limbah domestik menjadi lebih sulit. Pembuatan unit filter untuk air buangan merupakan salah satu solusi penanggulangan skala rumahan yang mengusung konsep LID (Low Impact Development). Teknologi filter yang dibuat mengacu pada pembuatan unit saringan pasir lambat. Unit ini terdiri dari lapisan pasir dan kerikil yang akan mereduksi air buangan dengan bantuan mikroorganisme. Unit ini terdiri dari dua reaktor dengan diameter 36 cm. Reaktor pertama memiliki tinggi 85 cm dan reaktor kedua memiliki tinggi 50 cm. Pada penelitian ini dilakukan uji kualitas air terhadap sebelas parameter yang berbeda. Adapun parameter yang terbukti peningkatan kualitasnya terbesar terjadi pada parameter BOD dan kekeruhan. Berdasarkan perhitungan nilai Indeks Pencemaran (IP), status mutu air yang dihasilkan pada penelitian ini antara kondisi tercemar ringan hingga tercemar sedang. Kata kunci: air buangan, efisiensi, kualitas air, saringan pasir lambat
ABSTRACT ASEP SURYADI. Design of Greywater Filter Technology for Household in IPB, Darmaga. Supervised by SATYANTO KRIDO SAPTOMO Unification drainage and sewer systems for building is a common practice in Indonesia. It makes the efforts of domestic waste management becomes more difficult. Filter for house unit waste water is one solution for housing which implement LID concept. The filter was made referring to the production of slow sand filter units. This unit consists of a layer of sand and gravel that will reduce waste water with utilize of microorganism function. This unit consists of two reactors with a diameter 36 cm. The first reactor has a 85 cm of height and the second reactor is 50 cm of height. In this research, water quality laboratory analysis was done on eleven different parameters. The results showed that the greatest quality improvement are BOD and turbidity. Based on the calculation of the value of pollution index (IP), the status of water quality that produced in this study is between in the polluted condition of mild to moderate polluted. Keywords: efficiency, slow sand filter, waste water, water quality
PERANCANGAN TEKNOLOGI FILTER UNTUK AIR BUANGAN SKALA UNIT RUMAH DI KAWASAN LINGKAR KAMPUS IPB, DARMAGA
ASEP SURYADI
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2014
Judul Skripsi : Perancangan Teknologi Filter untuk Air Buangan Skala Unit Rumah di Kawasan Lingkar Kampus IPB, Darmaga Nama : Asep Suryadi NIM : F44100030
Disetujui oleh
Dr Satyanto K. Saptomo, STP., M.Si Pembimbing
Diketahui oleh
Prof. Dr Ir Budi Indra Setiawan, M.Agr Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA Puji dan syukur diucapkan kehadirat Allah SWT, Tuhan Yang Maha Kuasa dengan rahmat-Nya dan karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Perancangan Teknologi Filter untuk Air Buangan Skala Unit Rumah di Kawasan Lingkar Kampus IPB, Darmaga”. Selain itu, puji dan syukur diucapkan juga kepada Nabi besar yaitu Nabi Muhammad SAW, serta kerabatnya dan sampai kepada kita selaku umatnya. Penelitian ini dapat terlaksana dan terwujud melalui berbagai proses arahan, bimbingan, dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan penghargaan dan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Dr.Satyanto K. Saptomo, STP, MSi sebagai dosen pembimbing yang telah memberikan banyak bimbingan, arahan, dan bantuan dalam proses penelitian ini. 2. Ibu dan kakak tercinta yang selalu memberikan dorongan dan semangat serta segala doa dan kasih sayangnya. 3. Z. Akbar Murdiono dan Rizqah W. Pangestu, selaku teman sebimbingan yang telah banyak membantu demi terselesaikannya penelitian ini. 4. Pak Pandi dan Ibu Ety Rohaeti, yang penulis anggap sebagai dosen pembimbing kedua yang selalu membantu dan memberikan saran dalam pembuatan model dan pengujian kualitas air saringan pasir lambat. 5. Teman-teman Teknik Sipil dan Lingkungan IPB angkatan 47 yang telah membantu dan memotivasi dalam pengerjaan penelitian ini. Penulis berharap dengan adanya skripsi ini, dapat memberikan manfaat bagi kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi, khususnya di Indonesia.
Bogor, Agustus 2014 Asep Suryadi
DAFTAR ISI DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
1
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
2
TINJAUAN PUSTAKA
2
Saringan Pasir Lambat
2
Mekanisme Filtrasi
3
METODE
4
Waktu dan Tempat Penelitian
4
Alat dan Bahan
4
Prosedur Penelitian
5
Prosedur Pengumpulan Data
6
Prosedur Analisis Data
6
HASIL DAN PEMBAHASAN
10
Bak Pengumpul dan Saringan Pasir Lambat
10
Kualitas Air Buangan
10
Status Mutu Air
16
SIMPULAN DAN SARAN
18
Simpulan
18
Saran
18
DAFTAR PUSTAKA
19
LAMPIRAN
20
RIWAYAT HIDUP
30
DAFTAR TABEL 1. Standar kebutuhan air rumah tangga 2. Kriteria kedalaman saringan pasir lambat 3. Parameter, metode, dan baku mutu yang dipakai untuk menentukan status mutu air 4. Kriteria status mutu air dari Indeks Pencemaran 5. Efisiensi saringan pasir lambat terhadap parameter DO dan BOD 6. Efisiensi saringan pasir lambat terhadap parameter COD 7. Efisiensi saringan pasir lambat terhadap parameter nitrit 8. Efisiensi saringan pasir lambat terhadap parameter TDS dan DHL 9. Efisiensi saringan pasir lambat terhadap parameter TSS dan kekeruhan 10. Efisiensi saringan pasir lambat terhadap parameter pH 11. Efisiensi saringan pasir lambat terhadap parameter deterjen 12. Efisiensi saringan pasir lambat terhadap parameter minyak dan lemak 13. Hasil analisis status mutu influen air buangan
7 8 8 10 11 12 12 13 14 15 15 16 17
DAFTAR GAMBAR 1. Skematik penampang saringan pasir lambat 2. Konsep penerapan LID dalam skala unit rumah 3. Diagram alir perencanaan peningkatan kualitas air buangan
3 5 5
DAFTAR LAMPIRAN 1. 2. 3. 4. 5.
Langkah perhitungan debit air buangan per unit rumah Langkah perhitungan perencanaan bak pengumpul air buangan Langkah perhitungan perencanaan filter saringan pasir lambat Perbandingan kualitas air hasil pengukuran dan pendugaan Langkah perhitungan penentuan status mutu air
21 22 24 26 27
1
PENDAHULUAN Latar Belakang Salah satu dari sekian banyak konsep mengenai manajemen sumberdaya air yang kini sedang marak diterapkan pada kota-kota diseluruh dunia adalah konsep manajemen Low Impact Development (LID). LID dikembangkan dengan memanfaatkan teknologi yang telah ada dan murah sambil mempertahankan fungsi kelestarian lingkungan. Teknologi LID diharapkan mampu untuk mengurangi dampak negatif terhadap lingkungan akibat pengembangan suatu daerah dengan mencapai keseimbangan antara konservasi, perkembangan, proteksi ekosistem dan kualitas hidup (Darsono 2007). Beberapa kasus yang dapat diselesaikan dengan konsep LID antara lain dengan mengontrol air hujan dan memanfaatkannya serta mengkombinasikan dengan air buangan untuk dikelola menjadi sesuatu yang lebih baik. Kasus tersebut timbul dari sebuah kondisi ketika sebuah saluran drainase masih menyatu dengan saluran limbah domestik. Di Indonesia sendiri, sistem pemisahan saluran drainase dan limbah masih jarang sekali ditemui. Hal tersebut berakibat pada sulitnya pengelolaan limbah domestik, yang pada akhirnya menyebabkan pencemaran lingkungan. Kondisi kedua saluran yang menyatu memunculkan sebuah tantangan baru untuk menciptakan suatu terobosan yang mampu mempermudah dalam sistem pengelolaan limbah domestik. Pemanfaatan air hujan sebagai salah satu sumber air yang gratis dinilai mampu untuk menyelesaikan masalah tersebut. Caranya adalah dengan menampung air hujan dan memanfaatkannya untuk dicampurkan dengan air buangan guna mengurangi tingkat pencemaran. Adapun agar lebih efektif, air buangan yang telah bercampur air hujan tadi dapat diolah dengan membuat pengolahan air limbah sederhana. Seperti dengan membuat pengolahan air yang menggunakan pasir dan kerikil saja. Pengolahan air buangan bertujuan untuk memproduksi air yang aman, baik secara biologis maupun kimiawi. Untuk itu diperlukan suatu cara atau metode yang tepat guna mengurangi beban pencemaran akibat air buangan sebelum dialirkan ke badan air yang lebih besar. Pemilihan unit operasi dan proses pada pengolahan air disesuaikan dengan kondisi air buangan yang akan diolah. Berdasarkan kondisi dan pertimbangan tersebut, akan direncanakan sebuah teknologi sederhana pengolahan air buangan dengan metode saringan pasir lambat (slow sand filter). Adapun alasan metode saringan pasir lambat yang dipakai karena kemudahan bahan-bahan pembuatnya yang mudah dicari serta memiliki efisiensi yang cukup tinggi dalam mereduksi kandungan-kandungan berbahaya pada air buangan. Perumusan Masalah Rumusan masalah yang menjadi fokus dalam penelitian ini adalah: 1. Bagaimanakah merancang saringan pasir lambat sebagai media pengolahan air buangan di perumahan ? 2. Bagaimanakah kemampuan saringan pasir lambat dalam mengolah air buangan ?
2
3. Sejauhmanakah perbaikan kualitas air buangan dapat dilakukan oleh saringan pasir lambat ? Tujuan Penelitian Adapun tujuan penelitian ini yaitu : 1. Merencanakan sistem filter saringan pasir lambat yang dapat diaplikasikan di perumahan. 2. Menghitung efisiensi filter saringan pasir lambat terhadap beberapa indikator pencemaran kualitas air. Manfaat Penelitian Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini antara lain : 1. Dapat dijadikan acuan dan rujukan dalam perencanaan pengelolaan air buangan rumah tangga, khususnya dengan metode saringan pasir lambat. 2. Dapat menjadi bahan pertimbangan dalam mengambil kebijakan dan antisipasi dini dalam mengelola air buangan rumah tangga. Ruang Lingkup Penelitian Ruang lingkup yang menjadi batasan pada penelitian ini yaitu : 1. Perencanaan sistem saringan pasir lambat di perumahan dengan ditambah perencanaan bak pengumpul air buangan. 2. Analisis kualitas air berdasarkan peraturan-peraturan yang berlaku di Indonesia. 3. Penentuaan status mutu air berdasarkan nilai Indeks Pencemaran (IP).
TINJAUAN PUSTAKA Saringan Pasir Lambat Berdasarkan Standar Nasional Indonesia (SNI) nomor 3981:2008 tentang perencanaan instalasi saringan pasir lambat, saringan pasir lambat merupakan bak saringan yang menggunakan pasir sebagai media filter dengan ukuran butiran sangat kecil, namun mempunyai kandungan kuarsa yang tinggi. Proses penyaringan berlangsung secara gravitasi, sangat lambat, dan simultan pada seluruh permukaan media. Proses penyaringan merupakan kombinasi antara proses fisis (filtrasi, sedimentasi dan adsorpsi), proses biokimia dan proses biologis. Saringan pasir lambat lebih cocok mengolah air yang mempunyai kekeruhan sedang sampai rendah, dan konsentrasi oksigen terlarut (dissolved oxygen) sedang sampai tinggi. Kandungan oksigen terlarut tersebut dimaksudkan untuk memperoleh proses biokimia dan biologis yang optimal. Apabila air mempunyai kandungan kekeruhan tinggi dan konsentrasi oksigen terlarut rendah, maka sistem saringan pasir lambat membutuhkan pengolahan pendahuluan, yang direncanakan terpisah sebelumnya.
3
Gambar 1 Skematik penampang saringan pasir lambat Sumber : AWWARF 1991
Adapun kelebihan saringan pasir lambat dibandingkan jenis yang lain adalah rendahnya biaya yang diperlukan baik dari segi konstruksi maupun operasinya. Desain bangunannya yang tidak rumit dan kemudahan material penyaringnya untuk dicari menjadi nilai tambah untuk saringan pasir lambat. Selain itu, dalam sistem pengoperasiannya tidak memerlukan skill tenaga kerja yang tinggi. Kelebihan yang tidak kalah penting adalah minimnya masalah yang timbul akibat masalah lumpur (sludge) baik dari segi tampungan, pengeringan, ataupun pembuangannya. Bagi pasir media yang baru pertama kali dipasang dalam bak saringan, diperlukan masa operasi penyaringan awal, secara normal dan terus menerus selama waktu kurang lebih tiga bulan. Tujuan operasi awal adalah untuk mematangkan media pasir penyaring dan membentuk lapisan kulit saringan (schmutzdecke), yang kelak akan berfungsi sebagai tempat berlangsungnya proses biokimia dan proses biologis. Mekanisme Filtrasi Menurut WHO pada bukunya Slow Sand Filtration, filtrasi pada saringan pasir lambat berarti melewatkan air baku atau air yang akan diolahnya ke dalam berbagai lapisan. Saat substansi-substansi berbahaya yang terkandung di dalam air baku terbawa dan berhubungan langsung dengan butiran-butiran pasir, maka substansi tersebut akan tertahan akibat tingkat kerapatannya tinggi. Selagi substansi berbahaya tertahan oleh butiran pasir, terjadi proses degradasi secara kimia ataupun biologi yang menguraikan substansi tadi menjadi bentuk yang lebih sederhana. Secara garis besar, banyaknya perlakuan yang diterima substansi berbahaya di tiap lapisan filter dibagi menjadi dua proses utama, yakni mekanisme secara fisik dan mekanik serta mekanisme secara biologi. Pada mekanisme fisik dan mekanik, proses penahan merupakan tahapan yang paling berpengaruh dalam mengurangi substansi-substansi berbahaya dalam air baku. Untuk menghilangkan substansi tersebut terdapat dua proses yang harus terpenuhi. Pertama, substansi tersebut harus dipindahkan untuk dapat berhubungan langsung dengan butiranbutiran pasir (pengangkutan). Kedua, substansi tersebut harus melekat pada butiran pasir (pelekatan).
4
Ukuran media pasir saringan yang sangat kecil akan membentuk ukuran pori-pori antara butiran sangat kecil pula. Meskipun ukuran pori-porinya sangat kecil, ternyata masih belum mampu menahan partikel koloid dan bakteri yang ada dalam air baku. Akan tetapi dengan aliran yang berkelok-kelok melalui pori-pori saringan dan juga lapisan kulit saringan, maka gradien kecepatan yang terjadi memberikan kesempatan pada partikel halus, untuk saling berkontak satu sama lain, dan membentuk gugusan yang lebih besar, yang dapat menahan partikel sampai pada kedalaman tertentu, dan menghasilkan filtrat yang aman dan baik. Mekanisme secara biologi pada saringan pasir lambat sangat dipengaruhi oleh lapisan schmutzdecke. Lapisan schmutzdecke secara biologi merupakan lapisan media yang sangat aktif, yaitu dapat menyisihkan bahan-bahan organik tersuspensi dan mikroorganisme dengan proses biodegradasi dan proses-proses lainnya. Lapisan ini terdiri atas lapisan mikroba yang tumbuh dan berkembang biak. Bakteri, protozoa dan mikroorganisme besar lainnya seperti helminthes dan materi mengapung sangat banyak tinggal di lapisan ini (Salvato 1982). Pada lapisan schmutzdecke, terjadi banyak proses penguraian atau pengurangan partikel tersuspensi, bakteri dan bahan organik. Akibat intensitas yang tinggi ini, semakin lama efek headloss akan terus meningkat. Hal tersebut mengharuskan adanya pencucian dan pengurangan lapisan schmutzdecke pada permukaan saringan dengan cara dikeruk (Droste 1997)
METODE Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian “Perancangan Teknologi Filter untuk Air Buangan Skala Unit Rumah di Kawasan Lingkar Kampus IPB, Darmaga” dilaksanakan sejak bulan Maret – Juli 2014. Secara keseluruhan penelitian ini dilaksanakan pada 4 lokasi yang berbeda. Pada saat sampling air buangan, penelitian ini dilakukan pada Perumahan Taman Darmaga Permai, Desa Cihideung Ilir, Darmaga. Proses pembuatan dan pengujian model saringan pasir lambat dilakukan di Laboratorium Wageningen IPB. Adapun untuk pengujian sampel air dilakukan di Laboratorium Limbah Padat dan B3, Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan IPB dan Laboratorium Produktivitas Lingkungan, Departemen Manajemen Sumberdaya Perairan IPB. Alat dan Bahan Alat dan bahan yang digunakan dalam pembuatan model saringan pasir lambat meliputi pipa PVC ukuran 6” dan ½”, cap, elbow, keran air, perekat, ember, selang air, pasir, dan kerikil. Selanjutnya alat yang digunakan dalam uji sampel air buangan terdiri atas botol sampel, kertas saring, labu takar, gelas ukur, gelas piala, erlenmeyer, pipet, bulb, cawan, sudip, corong pisah, timbangan analitik, oven, hot plate, desikator, lemari pendingin, spektrofotometer, DOmeter, turbidimeter, dan alat pengukur pH, TDS, dan DHL dengan merk HANNA tipe HI-98129. Adapun bahan yang digunakan dalam pengujian kualitas air yakni
5
akuades, asam sulfat, larutan induk nitrit, dan sepaket larutan pereaksi COD, nitrit, minyak dan lemak, dan deterjen. Prosedur Penelitian Penelitian ini berawal dari gagasan untuk menerapkan konsep LID dalam pengelolaan air hujan dan air buangan rumah tangga. Gagasan tersebut meliputi pemanfaatan kembali air hujan dengan membangun sebuah tampungan di dalam tanah, pengembalian air ke dalam tanah dengan membangun sumur resapan, dan peningkatan kualitas air buangan dengan dilakukan penyaringan.
Gambar 2 Konsep penerapan LID dalam skala unit rumah Berdasarkan gambaran besar di atas, adapun fokus penelitian yang akan dilakukan merupakan peningkatan kualitas air buangan rumah tangga. Dalam mencapai tujuan tersebut, alur penelitian yang telah dilakukan selanjutnya tersaji dalam diagram alir berikut. Studi Literatur Perancangan Bak Pengumpul dan Filter Air Buangan
Mulai Identifikasi Masalah
Pengujian Kualitas Air
Penentuan Status Mutu Air
Pengujian Filter Air Buangan
Hasil dan Simpulan
Data Sekunder
Pengambilan Contoh Air
Pembuatan Filter Air Buangan
Selesai
Gambar 3 Diagram alir perencanaan peningkatan kualitas air buangan
6
Rencana peningkatan kualitas air buangan yang dimaksud adalah dengan menangkap dan menampung air hujan kemudian sebagian air hujan yang tadi lalu dialirkan ke bak penampung air buangan. Pengaliran air hujan ini bertujuan agar terjadi pengenceran di bak penampung air buangan. Istilah pengenceran pada penelitian ini semata-mata merupakan bentuk peningkatan debit air buangan dengan cara menambahkannya beberapa debit air hujan yang berhasil tertampung. Tujuan utama adanya proses ini adalah mengurangi konsentrasi bahan pencemar pada air buangan, agar kinerja filter saringan pasir lambat menjadi lebih ringan dan hasil air yang diolah pun menjadi lebih baik. Prosedur Pengumpulan Data Data yang digunakan dalam penelitian ini berupa data primer yang diperoleh dengan cara pengamatan dan pengujian sampel pada model filter air buangan dan data sekunder yang merupakan hasil stusi literatur. Data primer yang dikumpulkan meliputi data kualitas air sebelum dan sesudah memasuki model filter air buangan. Lalu data sekunder yang diperlukan terdiri atas data kualitas air buangan di sekitar lingkar kampus IPB, nilai efisiensi kerja saringan pasir lambat, debit kebutuhan air bersih per jiwa, dan model denah rumah yang menjadi acuan untuk pembuatan filter air buangan. Agar kualitas air yang dianalisis dapat mewakili hasil yang sebenarnya, parameter yang dipakai untuk melihat kualitas tersebut meliputi Total Suspended Solid (TSS), Total Dissolved Solid (TDS), pH, Biochemycal Oxygen Demand (BOD), Chemical Oxygen Demand (COD), Dissolved Oxygen (DO), nitrit, minyak dan lemak, deterjen, turbiditas, dan daya hantar listrik (DHL). Prosedur Analisis Data Secara garis besar, ruang lingkup analisis data yang dilakukan pada penelitian ini mencakup penentuan debit air buangan tiap unit rumah, perencanaan bak pengumpul air buangan, perencanaan model filter air buangan, dan penentuan status mutu air berdasarkan peraturan yang ada. Penentuan Debit Air Buangan Tiap Unit Rumah Penentuan debit air buangan merupakan tahapan awal atau persiapan sebelum merencanakan pembangunan bak pengumpul dan saringan pasir lambat. Nilai debit air buangan sendiri baru dapat diketahui setelah terdapat data kebutuhan air bersih per unit rumah. Menurut Departemen Pekerjaan Umum, semakin besar dan maju suatu kota maka semakin banyak pula air bersih yang dibutuhkan penduduknya. Pada penelitian ini, diasumsikan penduduk Bogor membutuhkan air bersih untuk keperluan sehari-hari sebanyak 150 liter/jiwa/hari. Adapun untuk jumlah penghuni rumah yang diasumsikan adalah sebanyak tiga jiwa per unit rumah (rumah tipe-37) dengan ditambah satu jiwa (total empat jiwa) yang dianggap sebagai tamu ataupun mengantisipasi adanya penghuni baru pada rumah tersebut. Tabel di bawah berikut merupakan data kebutuhan air bersih berdasarkan jumlah penduduk dan jenis kota yang dimaksud.
7
Tabel 1 Standar kebutuhan air rumah tangga Jumlah Penduduk
Jenis Kota
>2.000.000
Metropolitan
Jumlah Kebutuhan Air (liter/jiwa/hari) >210
1.000.000 – 2.000.000
Metropolitan
150 – 210
500.000 – 1.000.000
Besar
120 – 150
100.000 – 500.000
Besar
100 – 150
20.000 – 100.000
Sedang
90 – 100
3.000 – 20.000
Kecil
60 – 100
Sumber : Pedoman Konstruksi dan Bangunan, Dep PU dalam Direktorat Pengairan dan Irigasi Bappenas, 2006
Setelah mengetahui kebutuhan air bersih, barulah dengan menggunakan Persamaan 1 dan 2 berikut baru dapat diketahui debit air buangan per unit rumah.
Qh =
Qn 1000
× n ×
1 24 jam
Qw = 80% × Qh
(1) (2)
Keterangan : Qw = Debit air buangan per unit rumah (m3/jam) Qh = Kebutuhan air per unit rumah (m3/jam) Qn = Kebutuhan air (l/jiwa/hari) n = Jumlah manusia per unit rumah (jiwa) Perencanaan Bak Pengumpul Air Buangan Dalam penelitian ini, perencanaan bak pengumpul mengambil refensi dari buku karya Said yang berjudul “Pengolahan Air Limbah Domestik Di DKI Jakarta”. Berikut merupakan persamaan matematika yang dipakai dalam membangun bak pengumpul air.
V=
HRT 24
× Q w
(3)
keterangan: V = Volume bak pengumpul (m3) HRT = Waktu tinggal air di dalam bak (4 - 8 jam) Qw = Debit air buangan per unit rumah (m3/jam) Perencanaan Saringan Pasir Lambat Berikutnya, dalam merencanakan filter air buangan referensi yang dipakai mengikuti SNI 3891-2008 tentang perencanaan instalasi saringan pasir lambat dengan beberapa sedikit modifikasi. Agar mendapatkan unit saringan pasir lambat dengan kinerja yang baik, beberapa hal penting yang perlu diperhatikan antara lain seperti mengikuti persyaratan-persyaratan perencanaan yang ada. Persyaratan tersebut misalnya saja adalah persyaratan teknis. Persyaratan teknis lebih
8
menekankan kepada cara pembuatan dan pengerjaannya. Adapun persyaratan teknis yang dimaksud sebagai berikut. a. Kecepatan penyaringan berkisar 0.1 m/jam sampai dengan 0.4 m/jam. b. Luas permukaan bak dihitung dengan rumus : Qw
A=
(4)
V
keterangan: Qw V A
= Debit air baku (m3/jam) = Kecepatan penyaringan (m/jam) = Luas permukaan bak (m2)
Luas permukaan bak (A)= πr2 Kedalaman bak, seperti pada Tabel 2.
c. d.
(5)
Tabel 2 Kriteria kedalaman saringan pasir lambat No 1 2 3 4 5
Kedalaman (D)
Ukuran (m)
Tinggi bebas (freeboard) Tinggi air di atas media pasir Tebal pasir penyaring Tebal kerikil penahan Saluran pengumpul bawah Jumlah
0.20 s.d 0.30 1.00 s.d 1.50 0.60 s.d 1.00 0.15 s.d 0.30 0.10 s.d 0.20 2.05 s.d 3.30
Penentuan Status Mutu Air Menentukan status mutu air buangan dilakukan menggunakan metode Indeks Pencemaran (IP). Nilai IP dapat dicari dengan membandingkan tingkat pencemaran relatif terhadap parameter kualitas air yang diijinkan. Langkah penentuan nilai IP dilakukan dengan cara berikut. a. Memilih parameter kualitas air yang akan digunakan. b. Memilih baku mutu air yang akan dibandingkan. Tabel 3 Parameter, metode, dan baku mutu yang dipakai untuk menentukan status mutu air No
Parameter
Satuan
Metode Pengukuran
1
TSS
mg/l
Gravimetrik
2
TDS
mg/l
TDS meter
3
pH
4
BOD
mg/l
DO meter
5 6 7
COD DO Nitrit Minyak dan Lemak Deterjen
mg/l mg/l mg/l
Volumetrik DO meter Spektrofotometrik
mg/l
Partition-Gravimetric
µg/L
Surfactant as MBAS
8 9
pH meter
Baku Mutu KepMen LH No. 112/2003 PPRI No. 82/2001 KepMen LH No. 112/2003 KepMen LH No. 112/2003 PPRI No. 82/2001 PPRI No. 82/2001 PPRI No. 82/2001 KepMen LH No. 112/2003 PPRI No. 82/2001
9
c. Menghitung perbandingan nilai parameter hasil pengukuran dengan baku mutu. Ci Lij
= pengukuran
Ci
(6)
Lij
keterangan: Ci = Konsentrasi parameter kualitas air hasil pengukuran Lij = Konsentrasi parameter dalam baku mutu Jika nilai parameter dalam baku mutu memiliki nilai rentang, seperti nilai pH. Perhitungan akan menjadi. Untuk Ci < Lij rata-rata Ci Lij
Ci - Lij
=
Lij
pengukuran
min
r
(7)
- Lij
r
Untuk Ci > Lij rata-rata Ci Lij
Ci - Lij
=
Lij
pengukuran
keterangan: (Lij)r (Lij)min (Lij)maks
maks
r
- Lij
(8) r
= Nilai rata-rata konsentrasi parameter dalam baku mutu = Nilai minimum konsentrasi parameter dalam baku mutu = Nilai maksimum konsentrasi parameter dalam baku mutu
d. Menentukan nilai (Ci/Lij)koreksi perlu dilakukan apabila nilai (Ci/Lij)pengukuran lebih besar dari 1.0. hal ini bertujuan agar penentuan status mutu air lebih mudah. Persamaan matematika yang dipakai untuk mencari nilai (Ci/Lij)koreksi sebagai berikut. Ci Lij
= 1.0 + P . Log koreksi
keterangan: P
Ci Lij
(9) pengukuran
= Konstanta dan nilainya ditentukan bebas serta disesuaikan dengan hasil pengamatan lingkungan dan/atau persyaratan yang dikehendaki untuk peruntukan, umumnya nilai P yang digunakan adalah 5
e. Menentukan nilai rata-rata (Ci/Lij)r dan nilai maksimum (Ci/Lij)maks dari keseluruhan nilai (Ci/Lij). f. Mendapatkan nilai Indeks Pencemaran (IP).
IPj =
(Ci/Lij)2 maks +(Ci/Lij)2 r 2
keterangan: IPj = Indeks pencemaran untuk peruntukan (j) (Ci/Lij)maks = Nilai maksimum dari (Ci/Lij) (Ci/Lij)r = Nilai rata-rata dari (Ci/Lij) g. Menentukan status mutu air berdasarkan kriteria yang tersedia.
(10)
10
Tabel 4 Kriteria status mutu air dari Indeks Pencemaran Skor IPj 0 ≤ IPj ≤ 1.0 1.0 < IPj ≤ 5.0 5.0 < IPj ≤ 10 IPj > 10
Status Mutu Air Memenuhi baku mutu, kondisi baik Tercemar ringan Tercemar sedang Tercemar berat
HASIL DAN PEMBAHASAN Bak Pengumpul dan Saringan Pasir Lambat Pada perencanaan unit bak pengumpul, sebelumnya perlu diketahui terlebih dahulu nilai kebutuhan air per unit rumah tangga. Menurut Departemen Pekerjaan Umum, kebutuhan air rumah tangga terus meningkat seiring dengan kemajuan kota. Apabila diasumsikan kota yang akan diterapkan unit ini adalah kota metropolitan dengan kebutuhan air sebesar 150 liter/jiwa/hari, maka jika dikonversi menjadi air buangan setiap orang diperkirakan menghasilkan 120 liter/jiwa/hari. Jumlah debit air buangan per unit rumah (Qw) dapat diketahui dengan mengkalikan debit air buangan per jiwa dengan jumlah orang yang menghuni rumah. Pada penelitian ini, dirancang sebuah filter untuk rumah bertipe-37 dengan jumlah penghuni tetap sebanyak 3 jiwa ditambah 1 jiwa sebagai penghuni tambahan. Dengan begitu jumlah debit air buangan per unit rumah menjadi 0.020 m3/jam (perhitungan lengkap dapat dilihat di Lampiran 1). Setelah diperoleh nilai Qw, barulah dapat dilakukan perencanaan unit bak pengumpul. Mengikuti Persamaan 3, telah dirancang sebuah bak pengumpul dengan waktu tinggal air selama 6 jam. Bak pengumpul direncanakan akan menerima pengenceran air hujan setiap harinya sebanyak 25% dari jumlah debit air buangan. Maka dengan demikian diperoleh volume bak sebesar 0.15 m3. Karena direncanakan bak pengumpul tersebut memiliki kedalaman 50 cm dan penampangnya berbentuk persegi, maka panjang bak tersebut menjadi 55 cm. Setelah bak pengumpul dibuat, perencanaan dilanjutkan dengan mendesain sistem saringan pasir lambat. Direncanakan saringan pasir lambat yang dibuat terdiri dari dua reaktor. Reaktor pertama akan diisi dengan pasir sedangkan untuk reaktor yang kedua akan diisi dengan kerikil. Data yang akan digunakan merupakan data debit air buangan dengan pengenceran dan Persamaan 4 serta asumsi kecepatan filtrasi sebesar 0.25 m/jam, maka akan diperoleh luas permukaan filter buangan sebesar 0.10 m2. Jenis permukaan yang dipakai pada penelitian ini berbentuk lingkaran. Dikarenakan berbentuk lingkaran, diameter unit filter air buangan menjadi 36 cm. Kualitas Air Buangan Saringan pasir lambat merupakan salah satu metode pengolahan air gravitasi dengan tingkat filtrasi yang rendah (0.1-0.4 m/jam) namun memiliki nilai efisiensi yang tinggi dalam mereduksi kandungan-kandungan berbahaya. Umumnya air
11
baku yang dipakai pada saringan pasir lambat adalah air sungai, akan tetapi pada penelitian ini saringan pasir lambat digunakan sebagai penyaring air buangan rumah tangga. Sebagaimana diketahui, kandungan-kandungan berbahaya pada air buangan jauh lebih banyak daripada air sungai. Meskipun demikian, berdasarkan hasil yang diperoleh ternyata saringan pasir lambat dinilai cukup mampu dalam mengurangi beban pencemaran. Adapun nilai perbandingan kualitas air antara hasil pengukuran dan pendugaan tersaji pada Lampiran 4. Nilai kualitas air hasil pendugaan didapat dengan cara mencari efisiensi saringan pasir lambat melalui studi pustaka, kemudian efisiensi tersebut diolah menggunakan data influen hasil pengukuran. Dissolved Oxygen (DO) dan Biochemical Oxygen Demand (BOD) Dari hasil analisis DO dan BOD pada penelitian ini (Tabel 5), terlihat bahwa adanya saringan pasir lambat terbukti meningkatkan kualitas mutu air. Namun apabila dikaitkan dengan baku mutu, hanya parameter DO saja dengan jenis sampel air buangan yang tidak lolos baku mutu. Kondisi ini juga membuktikan bahwa dengan dilakukannya pengenceran menyebabkan peningkatan kualitas air influen. Tabel 5 Efisiensi saringan pasir lambat terhadap parameter DO dan BOD Jenis Sampel
Sampling
Parameter
Air buangan
24 Juni
DO (mg/l) BOD (mg/l)
Air buangan + air hujan
25 Juni
DO (mg/l) BOD (mg/l)
Saringan Pasir Lambat Influen Efluen 0.17 2.14 44.67 6.50 3.08 16.48
3.57 3.93
Tingkat Pengurangan (%) -1160.78 85.45 -15.91 76.13
Baku Mutu 3 100 3 100
DO dan BOD merupakan parameter kualitas air yang saling berhubungan. Nilai BOD diperoleh dari pengurangan nilai DO hari ke-0 dengan nilai DO hari ke-5. DO menggambarkan banyaknya oksigen yang larut dalam suatu air. Semakin tinggi nilai DO, maka kualitas air tersebut semakin baik pula. Sementara itu, BOD merupakan parameter yang menggambarkan banyaknya oksigen yang dibutuhkan oleh mikroorganisme untuk menguraikan bahan buangan dalam air. Berkebalikan dengan DO, semakin tinggi nilai BOD maka kualitas air tersebut semakin buruk. Tingkat pengurangan atau efisiensi saringan pasir lambat terhadap parameter DO dan BOD bisa katakan cukup tinggi. Hal ini menandakan bahwa saringan pasir lambat cukup efektif dalam meningkat kualitas air dilihat dari segi DO dan BOD. Peningkatan kualitas tertinggi didapat oleh parameter DO dengan nilai peningkatan sampai 1160.78% dan untuk parameter BOD terjadi pengurangan jumlah konsentrasi hingga 85.45%. Chemical Oxygen Demand (COD) COD merupakan nilai yang menggambarkan kebutuhan oksigen yang dipakai untuk menguraikan bahan buangan pada proses oksidasi. Sama halnya dengan BOD, semakin besar nilai COD maka kualitas air tersebut semakin buruk pula.
12
Tabel 6 menunjukkan bahwa adanya pengenceran air hujan tidak terlalu signifikan mempengaruhi hasil dari influen ataupun efluen. Pada parameter COD, kinerja saringan pasir lambat untuk meningkatkan kualitas air mengalami fluktuasi nilai. Efisiensi saringan pasir lambat untuk COD diawali pada 78.46% yang kemudian turun menjadi 26.67% dan pada akhirnya naik kembali dengan efisiensi 67.50%. Tabel 6 Efisiensi saringan pasir lambat terhadap parameter COD Jenis Sampel
Sampling
Parameter
Air buangan
13 Juni 16 Juni 17 Juni
COD (mg/l)
Air buangan + air hujan
18 Juni 19 Juni 23 Juni
COD (mg/l)
Saringan Pasir Lambat Influen Efluen 298.47 -15.79 342.11 73.68 157.89 -31.58 78.95 210.53 210.53
57.89 105.26 68.42
Tingakat Pengurangan (%) 105.45 78.46 120.00 26.67 50.00 67.50
Baku Mutu 50 50 50 50 50 50
Nilai yang berwarna hijau pada tabel di atas merupakan kesalahan nilai. Hal ini terjadi karena volume titrasi pada kedua sampel tersebut melebihi volume titrasi blangko. Blangko merupakan sampel uji yang diisi dengan akuades, dengan tujuan dibuat untuk membandingkan nilai COD pada air yang tidak tercemar dan air yang tercemar. Seharusnya nilai titrasi dari blangko selalu lebih besar dari titrasi sampel. Adanya kesalahan prosedur pengujian diduga penyebab nilai tersebut terjadi. Apabila dikaji berdasarkan baku mutu, semua nilai COD baik itu influen maupun efluen tidak ada yang lolos baku mutu. Nilai yang paling mendekati baku mutu adalah pada efluen untuk sampel yang ke-4 yakni 57.89 mg/l. Nitrit Nitrit adalah parameter yang sangat mudah bercampur dengan air dan terdapat bebas di dalam lingkungan (Utama 2008). Nitrit yang terkandung dalam air minum ketika masuk ke tubuh manusia akan berikatan dengan Hemoglobin dan membentuk metHemoglobin (metHb). Kondisi ini akan menyebabkan orang yang meminumnya akan kekurangan oksigen. Tabel 7 Efisiensi saringan pasir lambat terhadap parameter nitrit Jenis Sampel
Sampling
Parameter
Air buangan
13 Juni 16 Juni 17 Juni
nitrit (mg/l)
Air buangan + air hujan
18 Juni 19 Juni 23 Juni
nitrit (mg/l)
Saringan Pasir Lambat Influen Efluen 0.110 2.585 0.093 1.505 0.111 0.630 0.064 0.154 0.101
0.735 2.085 0.385
Tingkat Pengurangan (%) -2260 -1511 -468 -1052 -1236 -281
Baku Mutu 0.06 0.06 0.06 0.06 0.06 0.06
Setelah dilakukan analisis (Tabel 7), diketahui bahwa pada semua sampel terjadi peningkatan jumlah nitrit yang cukup tinggi. Konsentrasi terbesar terjadi
13
pada efluen untuk sampel pertama yakni 2.585 mg/l. Peningkatan konsentrasi ini disebabkan kandungan nitrit yang ada pada bahan penyaring (pasir dan kerikil) ikut tercuci dan terangkut oleh air limbah yang mengalir di dalam saringan pasir lambat. Hal ini terbukti dengan semakin sedikitnya jumlah nitrit yang terangkut setiap harinya. Adanya pengenceran dengan air hujan juga tidak terlalu berpengaruh dalam pengurangi konsentrasi kandungan nitrit. Dalam hal baku mutu, semua jenis sampel dinyatakan tidak lolos standar yang ditentukan oleh pemerintah yakni sebesar 0.06 mg/l. Adapun nilai yang paling mendekati baku mutu terjadi pada influen di sampel yang ke-4 dengan nilai 0.064 mg/l. Total Dissolved Solid (TDS) dan Daya Hantar Listrik (DHL) TDS merupakan nilai yang menggambarkan banyaknya zat yang terlarut (baik itu zat organik ataupun zat anorganik) dalam suatu larutan. TDS memiliki kaitan yang erat dengan nilai DHL. Umumnya semakin tinggi nilai TDS maka DHL pada larutan tersebut juga semakin besar. Adanya ion bermuatan positif dan ion negatif yang ikut larut menyebabkan nilai DHL menjadi besar. Tabel 8 Efisiensi saringan pasir lambat terhadap parameter TDS dan DHL Jenis Sampel
Air buangan
Air buangan + air hujan
Saringan Pasir Lambat Influen Efluen 206 303 398 610
Tingkat Pengurangan (%) -47.09 -53.27
Baku Mutu
Sampling
Parameter
13 Juni
TDS (mg/l) DHL (µS/cm)
16 Juni
TDS (mg/l) DHL (µS/cm)
580 1160
266 533
54.14 54.05
1000 -
17 Juni
TDS (mg/l) DHL (µS/cm)
101 203
553 1106
-447.52 -444.83
1000 -
18 Juni
TDS (mg/l) DHL (µS/cm)
149 298
303 606
-103.36 -103.36
1000 -
19 Juni
TDS (mg/l) DHL (µS/cm)
113 227
342 683
-202.65 -200.88
1000 -
23 Juni
TDS (mg/l) DHL (µS/cm)
188 376
280 560
-48.94 -48.94
1000 -
1000 -
Berdasarkan data pada Tabel 8, diketahui bahwa antara nilai TDS dan DHL memiliki korelasi positif. Rata-rata nilai DHL yang diperoleh merupakan kelipatan dari nilai TDS. Hampir sebagian besar nilai TDS dan DHL setelah melewati saringan pasir lambat mengalami peningkatan. Meskipun demikian, nilai tersebut masih di bawah baku mutu yang disyaratkan yakni 1000 mg/l dan tergolong aman. Peningkatan kandungan ini diduga terjadi karena mineral-mineral yang terkandung pada pasir dan kerikil ikut terangkut oleh air buangan yang mengalir. Hanya pada sampel ke-2 saja nilai TDS dan DHL berkurang. Pengaruh pengenceran dengan air hujan pada kedua parameter dinilai tidak terlalu berpengaruh dengan hasil yang didapat. Sebab pada dasarnya air hujan sendiri sudah memiliki kandungan TDS yang cukup, yang diperoleh dari udara.
14
Efisiensi yang diperoleh pun tidak memberikan hasil yang memuaskan, terjadi fluktuasi nilai efisiensi antara TDS dan DHL. Total Suspended Solid (TSS) dan Kekeruhan TSS adalah residu dari padatan total dengan ukuran partikel maksimal 2 µm atau lebih besar dari ukuran partikel koloid. TSS memiliki kaitan yang erat dengan erosi tanah atau erosi dari saluran sungai. Selain itu, TSS juga berhubungan dengan kekeruhan pada air akibat padatan yang tidak terlarut dan tidak dapat langsung mengendap. Tabel 9 Efisiensi saringan pasir lambat terhadap parameter TSS dan kekeruhan Jenis Sampel
Air buangan
Air buangan + air hujan
Saringan Pasir Lambat Influen Efluen 9049 10522 119.33 1.58
Tingkat Pengurangan (%) -16.28 98.68
Baku Mutu
Sampling
Parameter
13 Juni
TSS (mg/l) Kekeruhan (NTU)
16 Juni
TSS (mg/l) Kekeruhan (NTU)
1450 78.58
1184 3.25
18.34 95.87
400 -
17 Juni
TSS (mg/l) Kekeruhan (NTU)
849 141.25
197 6.12
76.80 95.67
400 -
18 Juni
TSS (mg/l) Kekeruhan (NTU)
231 76.63
172 17.76
25.54 76.82
400 -
19 Juni
TSS (mg/l) Kekeruhan (NTU)
192 87.03
103 17.84
46.35 79.51
400 -
23 Juni
TSS (mg/l) Kekeruhan (NTU)
117 37.40
95 8.43
18.80 77.46
400 -
400 -
TSS memberikan kontribusi secara langsung pada tingkat kekeruhan di air. TSS membatasi cahaya yang masuk dan visibilitas dalam di dalam perairan. Kekeruhan sendiri merupakan kecenderungan ukuran sampel untuk menyebarkan cahaya. Menurut Tabel 9 di atas, adanya saringan pasir lambat terbilang sangat efektif dalam mengurangi tingkat kekeruhan. Efisiensi yang tinggi terjadi pada jenis sampel air buangan. Meskipun demikian, adanya pencampuran dengan air hujan juga cukup memberikan efisiensi yang tinggi yakni di atas 75%. Apabila dikaji berdasarkan parameter TSS, saringan pasir lambat memiliki peran yang kurang begitu terlihat. Terjadi fluktuasi nilai efisiensi TSS sama halnya seperti parameter TDS. Diduga pula ini terjadi akibat kotoran dan partikelpartikel lainnya yang terkandung dalam media filter ikut tercuci dengan adanya air limbah yang mengalir. Analisis berdasarkan baku mutu menunjukkan adanya pengenceran terbukti efektif dalam mengurangi kandungan TSS pada influen. Sebelum dilakukan pengenceran, jenis sampel yang terdiri atas air limbah saja tidak ada yang lolos baku mutu. Hasil berbeda didapatkan setelah dilakukan pengenceran. Semua influen menjadi lolos baku mutu.
15
Derajat Keasaman (pH) Derajat keasaman atau pH didefinisikan sebagai kologaritma aktivitas ion hidrogen (H+) yang terlarut di suatu larutan atau yang lebih dikenal dengan tingkat keasaman atau kebasaan. Pengukuran pH sangatlah penting dalam bidang yang terkait dengan kehidupan atau industri pengolahan kimia seperti kimia, biologi, kedokteran, pertanian, ilmu pangan, rekayasa, dan oseanografi. Dari hasil pengamatan pH (Tabel 10) didapatkan hasil pH yang sebagian besar pada kondisi basa. Peningkatan nilai pH terjadi pada hampir semua jenis sampel setelah melewati saringan pasir lambat. Penyebab hal tersebut karena media penyaring (pasir dan kerikil) yang mengandung material-material logam alkali dan logam alkali tanah yang jika terkena air akan membentuk basa. Tabel 10 Efisiensi saringan pasir lambat terhadap parameter pH Jenis Sampel
Sampling
Parameter
Air buangan
13 Juni 16 Juni 17 Juni
pH
Air buangan + air hujan
18 Juni 19 Juni 23 Juni
pH
Saringan Pasir Lambat Influen Efluen 7.01 8.52 7.37 7.68 6.70 8.02 6.85 6.73 7.36
7.59 7.35 7.30
Tingkat Pengurangan (%) -21.54 -4.21 -19.70 -10.80 -9.21 0.82
Baku Mutu 6–9 6–9 6–9 6–9 6–9 6–9
Proses pengenceran pada parameter ini tidak memberikan perubahan yang nyata. Tidak ada perbedaan antara jenis sampel yang diencerkan ataupun yang tidak diencerkan. Nilai pH efluen yang semakin lama semakin mendekati netral (pH 7) diduga karena material logam alkali dan logam alkali tanah yang semakin sedikit terkandung di dalam media penyaring. Berdasarkan nilai pH, air sampel yang dianalisis masih termasuk kondisi baik dan masih berada dalam baku mutu yang diperbolehkan. Deterjen Pada penelitian ini dapat dilihat bahwa hanya satu sampel saja yang memenuhi standar baku mutu. Di dalam Indonesia sendiri, konsentrasi deterjen tidak diatur dalam baku mutu air limbah domestik. Adapun baku mutu deterjen yang pakai pada penelitian ini berdasarkan baku mutu pengelolaan air dan pengendalian air kelas III. Tabel 11 Efisiensi saringan pasir lambat terhadap parameter deterjen Saringan Pasir Lambat Influen Efluen
Tingkat Pengurangan (%)
Baku Mutu
Jenis Sampel
Sampling
Parameter
Air buangan
13 Juni
Deterjen (µg/l)
207.85
85.62
58.81
200
Air buangan + air hujan
18 Juni
Deterjen (µg/l)
220.69
212.18
3.85
200
16
Adanya proses pengenceran pada parameter deterjen tidak memberikan hasil yang cukup bagus terhadap kualitas airnya. Adanya pengenceran justru meningkatkan konsentrasi deterjen, begitu pula dengan efisiensinya yang semakin menurun. Minyak dan Lemak Minyak dan lemak termasuk dalam golongan lipida sederhana. Lipida adalah golongan senyawa organik yang sangat heterogen yang menyusun jaringan tumbuhan dan hewan (Budimarwanti 2010). Kandungan minyak dan lemak pada air limbah diduga berasal dari penggunaan minyak goreng, minyak ikan, daging dan biji-bijian (Sugiharto 1987). Tabel 12 Efisiensi saringan pasir lambat terhadap parameter minyak dan lemak Saringan Pasir Lambat Influen Efluen
Tingkat Pengurangan (%)
Baku Mutu
Jenis Sampel
Sampling
Parameter
Air buangan
13 Juni
Minyak dan Lemak (mg/l)
10.16
1.40
86.20
10
Air buangan + air hujan
18 Juni
Minyak dan Lemak (mg/l)
0.26
0.37
-45.85
10
Hasil analisis menunjukkan bahwa hanya satu sampel saja yang sedikit melewati baku mutu dan ketiga sisa sampel lainnya tergolong aman. Tingginya perbedaan konsentrasi minyak dan lemak pada influen diduga bukan akibat adanya pengenceran. Hal ini diduga adanya perbedaan aktivitas memasak saat pengambilan sampel. Meskipun demikian, adanya pengenceran pasti berkontribusi dalam pengurangan konsentrasi minyak dan lemak. Adanya perbedaan nilai efisiensi antara kedua sampel (mengurangi dan meningkatkan konsentrasi) membuat tidak dapat ditarik sebuah kesimpulan apakah saringan pasir lambat cukup efektif dalam mengurangi konsentrasi parameter ini. Status Mutu Air Penentuan status mutu air dilakukan dengan cara membandingkan hasil analisis kualitas air dengan baku mutu yang dijadikan acuan seperti PPRI No. 82/2001 tentang pengelolaan kualitas air dan pengendalian pencemaran air untuk air kelas III dan KepMen LH No. 112/2003 tentang baku mutu air limbah domestik. Hasil kualitas air yang didapat kemudian akan diolah dan ditentukan menjadi empat kondisi status mutu air yang berbeda. Adapun kondisi yang dimaksud terdiri atas status mutu influen air buangan, status mutu efluen air buangan, status mutu influen air buangan + air hujan, dan status mutu efluen air buangan + air hujan. Berdasarkan analisis yang telah dilakukan (Tabel 13), untuk status mutu influen air buangan diketahui bahwa air dalam kondisi tercemar sedang. Dari kesembilan parameter yang dijadikan acuan, nilai (Ci/Lij) tertinggi ada pada parameter TSS dengan nilai 8.89. Tingginya nilai tersebut akibat konsentrasi rata-
17
rata TSS yang mencapai 3783 mg/l dan juga kondisinya yang melewati baku mutu. Apabila nilai (Ci/Lij) kurang dari 1, maka kondisi parameter yang bersangkutan dalam kondisi baik. Sebaliknya semakin besar nilai (Ci/Lij) maka semakin buruk pula pencemaran yang dilakukan parameter tersebut. Tabel 13 Hasil analisis status mutu influen air buangan Parameter DO BOD COD Nitrit TDS TSS Deterjen pH Minyak dan Lemak (Ci/Lij)maks (Ci/Lij)rata-rata IPj
Ci 0.17 44.67 263.16 0.10 296 3783 207.85 7.03 10.16
Lij 3 100 50 0.06 1000 100 200 6-9 10
(Ci/Lij)hitung (Ci/Lij)koreksi 17.65 7.23 0.45 0.45 5.26 4.61 1.74 2.21 0.30 0.30 37.83 8.89 1.04 1.08 0.32 0.32 1.02 1.03 8.89 2.90 6.61
Pada penentuan status mutu yang lainnya (Lampiran 5), kondisi influen air buangan dengan pengenceran air hujan memiliki kondisi tercemar ringan. Nilai IP yang diperoleh adalah 2.70. Adapun nilai (Ci/Lij) tertinggi sebesar 3.61 yang disebabkan oleh parameter COD dengan konsentrasi rata-rata sebesar 166.67 mg/l dan masih melewati baku mutu. Pada kondisi ini terdapat lima parameter yang tergolong kondisi baik dan empat parameter yang tergolong tercemar ringan. Selanjutnya, untuk penentuan status mutu efluen air buangan, air berada dalam kondisi tercemar sedang. Indeks pencemaran yang diperoleh pada kondisi ini sebesar 6.59. Sama halnya seperti status mutu influen air buangan, nilai (Ci/Lij) tertinggi disebabkan parameter TSS. Nilai rata-rata pencemaran TSS yang sebesar 3968 mg/l dan melebihi baku mutu menyebabkan nilai (Ci/Lij) parameter ini menjadi nilai (Ci/Lij) maksimum. Nilai (Ci/Lij) yang dimaksud adalah sebesar 8.99. Di kondisi ini terdapat lima parameter dalam kondisi baik, dua parameter dalam kondisi tercemar ringan, dan dua parameter tercemar sedang. Kondisi efluen air buangan dengan pengenceran air hujan menjadi penentuan status mutu air yang ke-4. Pada kondisi ini, nilai IP yang diperoleh sebesar 5.23. Hal ini menandakan air dalam kondisi tercemar sedang. Penyumbang terbesar tingginya nilai IP dipengaruhi oleh parameter nitrit dengan nilai (Ci/Lij) sebesar 7.25. Pada awalnya diharapkan untuk kondisi yang terakhir ini, status mutu air yang dihasilkan memiliki status tidak tercemar (0 ≤ IPj ≤ 1). Akan tetapi, karena tingginya nilai nitrit yang diperoleh dari pencucian pasir, menyebabkan harapan tersebut tidak dapat terpenuhi. Pada kondisi ini terdapat lima parameter dengan kondisi baik, tiga parameter dalam kondisi tercemar ringan, dan satu parameter yang tercemar sedang.
18
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Perencanaan filter saringan pasir lambat sebagai media pengolahan air buangan terbukti aplikatif untuk skala unit rumah. Dimensi yang dimiliki filter ini berdiameter 36 cm dengan tinggi reaktor pertama sebesar 85 cm dan tinggi reaktor kedua sebesar 50 cm. Filter ini mampu mengolah air buangan maksimal 600 liter per hari. Selain itu, dirancang pula sebuah bangunan pelengkap berupa bak pengumpul air buangan. Bak ini berbentuk persegi dengan daya tampungnya yang sebesar 150 liter. Bak pengumpul memiliki panjang 55 cm dengan kedalaman 50 cm. Kualitas air buangan pada filter saringan pasir lambat memiliki hasil yang beragam tergantung parameter yang diamati. Parameter yang sangat efektif ditingkatkan kualitasnya adalah BOD dan kekeruhan. Peningkatan kualitas air yang cukup terjadi parameter COD, DO, TSS, pH, minyak dan lemak dan deterjen. Adapun untuk parameter dengan peningkatan kualitas air yang kecil bahkan menjadi lebih buruk terjadi pada parameter nitrit, TDS, dan DHL. Namun secara keseluruhan, kualitas air buangan yang dihasilkan cukup bagus sebelum dilepas ke badan air yang lebih besar. Apabila dikaji menurut status mutu air berdasarkan perhitungan nilai Indeks Pencemaran (IP), maka untuk jenis influen air limbah berada pada kondisi tercemar sedang. Status mutu air dengan jenis influen yang dilakukan pengenceran air hujan berada pada kondisi tercemar ringan. Adapun untuk kedua jenis efluen baik yang tidak diencerkan ataupun diencerkan berada pada kondisi tercemar sedang. Saran Saran yang ingin dikemukakan dengan terselesaikannya penelitian ini adalah perlu dilakukan penelitian yang lebih lanjut tentang kinerja filter saringan pasir lambat, terutama dengan adanya peningkatan konsentrasi nitrit dan TDS. Selain itu, saat penerapan di lapangan, faktor pengenceran sebesar 25% tidaklah mutlak untuk diikuti. Apabila tersedia debit air hujan yang cukup dan ingin menghasilkan efluen dengan kualitas yang lebih baik lagi, faktor pengenceran yang melebihi 25% sangatlah mungkin dilakukan. Selanjutnya dianjurkan untuk melakukan modifikasi saringan pasir lambat agar efisiensinya dalam mengolah air buangan lebih tinggi. Terakhir, perlu adanya perhatian yang tinggi dalam proses pengujian kualitas air. Hal ini bertujuan untuk mendapatkan hasil yang seakurat mungkin.
19
DAFTAR PUSTAKA Adams, Elizabeth. 2006. The Effectiveness Of A Slow Sand Filter At A Road Maintenance Facility [skripsi]. Hawai’i: University Of Hawai’i. [AWWARF] American Water Works Association Research Foundation. 1991. Manual of Design for Slow Sand Filtration. Washington (USA): AWWARF [BSN] Badan Standardisasi Nasional. 2008. Perencanaan Instalasi Saringan Pasir Lambat, SNI 3981:2008. Jakarta (ID): BSN. [BSN] Badan Standardisasi Nasional. 2002. Penyusunan Neraca Sumber Daya Bagian 1: Sumber Daya Air Spasial, SNI 19-6728. 1-2008. Jakarta (ID): BSN. Budimarwanti, C. 2010. Analisa lipida sederhana dan lipida kompleks. [internet]. [diunduh 2014 Jul 17]. Tersedia pada http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/tmp/analisis%20lipid.pdf. Cordova, M Reza. 2008. Kajian air limbah domestik di perumnas bantar kemang, kota bogor dan pengaruhnya pada sungai ciliwung [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Darsono, Suseno. 2007. Sistem Pengelolaan Air Hujan Lokal Yang Ramah Lingkungan. Berkala Ilmiah Teknik Keairan. Vol. 13:1.No. 4- Desember 2007. Desiandi M, Sitorus RJ, Hasyim H. 2009. Pemeriksaan kualitas air minum pada daerah persiapan zona air minum prima (ZAMP) PDAM Tirta Musi Palembang tahun 2009. [internet]. [diunduh 2014 Jul 17]. Tersedia pada http://eprints.unsri.ac.id/67/1/Abstrya ak11.doc. Direktorat Pengairan dan Irigasi Bappenas. 2006. Prakarsa Strategis Pengelolaan Sumber Daya Air untuk Mengatasi Banjir dan Kekeringan di Pulau Jawa. Laporan Akhir: Jakarta Droste, RL. 1997. Theory and Practice of Water and Wastewater Treatments. John Willey and Sons Inc. Keputusan Menteri Lingkungan Hidup Nomor 112 Tahun 2003 Tentang Baku Mutu Air Limbah Domestik. Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 82 Tahun 2001 Tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air. Said, Nusa Idaman. 2008. Pengolahan Air Limbah Domestik Di DKI Jakarta ”Tinjauan Permasalahan, Strategi dan teknologi Pengolahan”. Jakarta: BPPT. Salvato, JA. 1982. Environmental Engineering and Sanitation. Secod edition, John Willey and Sons Inc. New York. Sugiharto. 1987. Dasar-Dasar Pengolahan Air Limbah. Jakarta (ID). UI Press. [WHO] World Health Organization. 1974. Slow Sand Filtration. Geneva (SW): WHO.
20
LAMPIRAN
21
Lampiran 1 Langkah perhitungan debit air buangan per unit rumah
Rumah bertipe-37, dengan asumsi 3 orang yang tinggal ditambah 1 orang sebagai tamu atau mengantisipasi terdapat anggota keluarga baru. Standar kebutuhan air domestik dari Departemen Pemukiman dan Prasarana Wilayah tahun 2003 dan SNI tahun 2002 Jumlah Penduduk
Jenis Kota
Jumlah Kebutuhan Air (liter/jiwa/hari)
>2.000.000
Metropolitan
>210
1.000.000 – 2.000.000
Metropolitan
150 – 210
500.000 – 1.000.000
Besar
120 – 150
100.000 – 500.000
Besar
100 – 150
20.000 – 100.000
Sedang
90 – 100
3.000 – 20.000
Kecil
60 – 100
*Standar kebutuhan air rumah tangga berdasarkan jenis kota dan jumlah penduduk
Dipilih jenis kota metropolitan dengan kebutuhan air 150 l/jiwa/hari Persamaan yang dipakai: Qh =
Qn 1 × n × 1000 24 jam
Qw = 80% × Qh
Keterangan : Qw = Debit air buangan per unit rumah (m3/jam) Qh = Kebutuhan air per unit rumah (m3/jam) Qn = Kebutuhan air (l/jiwa/hari) n = Jumlah manusia per unit rumah (jiwa) Perhitungan: 150 1 Qh = × 4 × = 0.025 m3 /jam 1000 24 jam Qw = 80% × 0.025 m3 /jam = 0.020 m3/jam
Maka diperoleh Qw = 0.020 m3/jam
22
Lampiran 2 Langkah perhitungan perencanaan bak pengumpul air buangan
Waktu tinggal air dalam bak (HRT) berkisar antara 4 – 8 jam. Dipilih HRT selama 6 jam Kedalaman bak direncanakan 50 cm Debit air buangan (Qw) sebesar 0.020 m3/jam Dilakukan pengenceran sebanyak 25% dari jumlah air buangan Persamaan yang dipakai:
V =
HRT 24
× Qw
Panjang/Lebar Pengumpul =
V h
Keterangan : V = Volume bak pengumpul (m3) HRT = Waktu tinggal air di dalam bak (jam) Qw = Debit air buangan per unit rumah (m3/hari) h = Kedalaman bak (m)
Perhitungan: Qw_campuran = 0.020
= 0.025
V =
m3 m3 m3 + 0.25×0.020 = 0.025 jam jam jam m3 24 jam m3 × = 0.60 jam hari hari
6 jam m3 × 0.60 = 0.15 m3 24 hari
Panjang/Lebar Bak Pengumpul =
V 0.15 m3 = = 0.55 m h 0.5 m
Maka diperoleh V = 0.15 m3 dengan panjang dan lebarnya sebesar 55 cm dan kedalamannya sebesar 50 cm.
23
24
Lampiran 3 Langkah perhitungan perencanaan filter saringan pasir lambat
Kecepatan filtrasi (vf) harus berkisar antara 0.1 – 0.4 m/jam. Dipilih vf sebesar 0.25 m/jam Debit air buangan (Qw) sebesar 0.030 m3/jam Bentuk penampang filter berbentuk lingkaran Persamaan yang dipakai: A =
Qw vf
1 A = πd2 4 Keterangan: A = Luas permukaan saringan pasir lambat (m2) Qw = Debit air buangan per unit rumah (m3/jam) vf = Kecepatan filtrasi (m/jam) d = diameter filter air buangan (m)
Perhitungan:
A =
0.030 m3/jam = 0.10 m2 0.25 m/jam
1 0.10 = πd2 4
→
d = 0.36 m
Maka diperoleh A sebesar 0.10 m2 dengan diameternya selebar 36 cm
25
26
Lampiran 4 Perbandingan kualitas air hasil pengukuran dan pendugaan
Air Buangan No Polutan 1
DO (mg/l)
2
Efisiensi*
Influen
Efluen
Efluen
(pengukuran)
(pendugaan)
-136%
0.17
2.14
0.40
BOD (mg/l)
76%
44.67
6.50
10.72
3
COD (mg/l)
52%
342.11
73.68
164.21
4
Nitrit (mg/l)
-
0.10
1.57
-
5
TSS (mg/l)
93%
3783
3968
265
6
TDS (mg/l)
-7%
296
374
316
7
Deterjen (µg/l)
-
207.85
85.62
-
8
pH
-
7.03
8.07
-
9
Kekeruhan (NTU)
-
113.05
3.65
-
10
DHL (µS/cm)
24%
587
750
446
11
Minyak dan Lemak (mg/l)
-
10.16
1.40
-
* Berdasarkan hasil pengukuran oleh Adams 2006
Air Buangan + Air Hujan No Polutan 1
DO (mg/l)
2
Efisiensi*
Influen
Efluen
Efluen
(pengukuran)
(pendugaan)
-136%
3.08
3.57
7.27
BOD (mg/l)
76%
16.48
3.93
3.96
3
COD (mg/l)
52%
166.67
77.19
80.00
4
Nitrit (mg/l)
-
0.11
1.07
-
5
TSS (mg/l)
93%
180
123
13
6
TDS (mg/l)
-7%
150
308
161
7
Deterjen (µg/l)
-
220.69
212.18
-
8
pH
-
6.98
7.41
-
9
Kekeruhan (NTU)
-
67.02
14.68
-
10
DHL (µS/cm)
24%
300
616
228
11
Minyak dan Lemak (mg/l)
-
0.26
0.37
-
* Berdasarkan hasil pengukuran oleh Adams 2006
27
Lampiran 5 Langkah perhitungan penentuan status mutu air
Parameter yang dianalisis DO, BOD, COD, nitrit, TDS, TSS, deterjen, pH, dan minyak dan lemak Parameter dengan rentang nilai : pH (6 - 9), dilakukan perhitungan khusus Persamaan yang dipakai: Ci
=
Lij
pengukuran
Ci Lij
Ci - Lij Lij
pengukuran
min
koreksi
keterangan: Ci Lij (Lij)r (Lij)min (Lij)maks P IPj (Ci/Lij)maks (Ci/Lij)r
r
- Lij
= 1.0 + P . Log
IPj =
Lij
=
Ci Lij
Ci
r
Ci Lij
pengukuran
(Ci/Lij)2 maks +(Ci/Lij)2 r 2
= Konsentrasi parameter kualitas air hasil pengukuran = Konsentrasi parameter dalam baku mutu = Nilai rata-rata konsentrasi parameter dalam baku mutu = Nilai minimum konsentrasi parameter dalam baku mutu = Nilai maksimum konsentrasi parameter dalam baku mutu = Umumnya nilai P yang digunakan adalah 5 = Indeks pencemaran untuk peruntukan (j) = Nilai maksimum dari (Ci/Lij) = Nilai rata-rata dari (Ci/Lij)
Perhitungan: COD
pH
Ci Lij
= pengukuran
Ci Lij
= pengukuran
263.16 50
= 5.26
7.03 - 7.5 6 - 7.5
= 0.32
28
Nilai
Ci Lij
COD harus dikoreksi, sebab >1
Ci Lij
= 1.0 + 5 . Log 5.26 = 4.61 koreksi
Air Buangan (Influen)
Parameter
Ci
DO BOD COD Nitrit TDS TSS Deterjen pH Minyak dan Lemak (Ci/Lij)maks (Ci/Lij)rata-rata
0.17 44.67 263.16 0.10 296 3783 207.85 7.03 10.16
Lij 3 100 50 0.06 1000 100 200 6-9 10
(Ci/Lij)hitung
(Ci/Lij)koreksi
17.65 0.45 5.26 1.74 0.30 37.83 1.04 0.32 1.02
7.23 0.45 4.61 2.21 0.30 8.89 1.08 0.32 1.03 8.89 2.90
Menentukan nilai IPj
IPj =
8.892 + 2.902 2
=6.61
Maka diperoleh nilai Indeks Pencemaran (IP) untuk jenis sampel influen air limbah domestik adalah 6.61, dengan status mutu air tercemar sedang Skor IPj 0 ≤ IPj ≤ 1.0 1.0 < IPj ≤ 5.0 5.0 < IPj ≤ 10 IPj > 10
Status Mutu Air Memenuhi baku mutu, kondisi baik Tercemar ringan Tercemar sedang Tercemar berat
29 Air Buangan + Air Hujan (Influen) Parameter
Ci
DO BOD COD Nitrit TDS TSS Deterjen pH Minyak dan Lemak (Ci/Lij)maks (Ci/Lij)rata-rata IP
3.08 16.48 166.67 0.11 150 180 220.69 6.98 0.26
Lij 3 100 50 0.06 1000 100 200 6-9 10
(Ci/Lij)hitung 0.97 0.16 3.33 1.78 0.15 1.80 1.10 0.35 0.03
(Ci/Lij)koreksi 0.97 0.16 3.61 2.26 0.15 2.28 1.21 0.35 0.03 3.61 1.22 2.70
Berdasarkan nilai IP pada tabel di atas dan tabel kriteria status mutu air, maka influen untuk air buangan + air hujan tergolong tercemar ringan.
Air Buangan (Efluen) Parameter DO BOD COD Nitrit TDS TSS Deterjen pH Minyak dan Lemak (Ci/Lij)maks (Ci/Lij)rata-rata IP
Ci
Lij
2.14 6.50 73.68 1.57 374 3968 85.62 8.07 1.40
3 100 50 0.06 1000 100 200 6-9 10
(Ci/Lij)hitung 1.40 0.07 1.47 26.22 0.37 39.68 0.43 0.38 0.14
(Ci/Lij)koreksi 1.73 0.07 1.84 8.09 0.37 8.99 0.43 0.38 0.14 8.99 2.45 6.59
Berdasarkan nilai IP pada tabel di atas dan tabel kriteria status mutu air, maka influen untuk air buangan + air hujan tergolong tercemar sedang. Air Buangan + Air Hujan (Efluen) Parameter
Ci
DO BOD COD Nitrit TDS TSS Deterjen pH Minyak dan Lemak (Ci/Lij)maks (Ci/Lij)rata-rata IP
3.57 3.93 77.19 1.07 308 123 212.18 7.41 0.37
Lij 3 100 50 0.06 1000 100 200 6-9 10
(Ci/Lij)hitung 0.84 0.04 1.54 17.80 0.31 1.23 1.06 0.06 0.04
(Ci/Lij)koreksi 0.04 0.04 1.94 7.25 0.31 1.46 1.13 0.06 0.04 7.25 1.45 5.23
Berdasarkan nilai IP pada tabel di atas dan tabel kriteria status mutu air, maka influen untuk air buangan + air hujan tergolong tercemar sedang.
30
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di kota Bekasi tanggal 4 Juli 1992. Penulis merupakan anak kedua dari dua bersaudara dari pasangan Bapak Rokib Ismail dan Ibu Rusihati. Penulis mulai memasuki jenjang pendidikan formal sejak tahun 1998 dimulai dari SDN Mustikasari 1 Bekasi, dilanjutkan pada tahun 2004 memasuki SMP Negeri 16 Bekasi, dan terakhir pada tahun 2007 bersekolah di SMA Negeri 2 Bekasi. Pada tahun 2010, penulis diterima sebagai mahasiswa Institut Pertanian Bogor melalui jalur USMI (Ujian Seleksi Masuk IPB) di program studi Teknik Sipil dan Lingkungan, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Selama melaksanakan studi di IPB, penulis pernah menjadi asisten mata kuliah Teknik Lingkungan Biofisik dan Teknik Kontrol Lingkungan pada tahun 2013. Selain itu, di tahun berikutnya penulis juga pernah menjadi asisten mata kuliah Gambar Teknik Konstruksi. Dalam bidang keorganisasian mahasiswa, penulis pernah menjabat sebagai pengurus Departemen Komunikasi dan Informasi pada Himpunan Mahasiswa Teknik Sipil dan Lingkungan (HIMATESIL) periode 2011/2012 dan periode 2012/2013. Pada bulan Juni hingga Agustus 2013 penulis melaksanakan Praktik Lapangan (PL) di Krakatau Tirta Industri Cilegon, Banten. Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor, penulis melaksanakan penelitian dan penyusunan skripsi yang berjudul “Perancangan Teknologi Filter Untuk Air Buangan Skala Unit Rumah di Kawasan Lingkar Kampus IPB, Darmaga” di bawah bimbingan Dr. Satyanto K. Saptomo, STP, Msi.
