PERBANDINGAN EFEKTIVITAS PENGGUNAAN COCOPEAT TERHADAP BIOBALL SEBAGAI MEDIA PADA BOFILTER UNTUK PENGOLAHAN AIR LIMBAH DOMESTIK COMPARATIVE EFECTIVENESS OF USING COCOPEAT AND BIOBALL AS THE MEDIA IN BIOFILTER FOR WASTE WATER TREATMENT Ridhwanah1 dan Rofiq Iqbal2 Program Studi Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung Jl Ganesha 10 Bandung 40132 1
[email protected] dan
[email protected]
Abstrak: Menurunnya kualitas air sungai salah satunya disebabkan karena meningkatnya aktivitas manusia disekitar sungai tersebut. Pada daerah yang tidak terlayani oleh sistem saluran air kotor kota dan tidak memiliki lahan yang luas membuang air limbah domestik, warga langsung ke sungai tanpa melalui pengolahan terlebih dahulu. Salah satu sungai tercemar di Bandung adalah sungai Cikapundung yang merupakan anak sungai dari Sungai Citarum. Daerah Dago Pojok, Bandung, merupakan salah satu daerah yang dilalui oleh Sungai Cikapundung dan kualitas airnya sudah sangat menurun karena warganya membuang air ke sungai tersebut. Salah satu pengolahan air limbah domestik yang akan dicoba diterapkan adalah menggunakan biofilter. Media yang biasa digunakan pada biofilter berupa modifikasi bahan plastik, salah satunya bioball. Penelitian ini selain menggunakan media berbahan plastik, akan digunakan juga media organik yaitu cocopeat. Cocopeat merupakan salah satu bahan yang melimpah di Indonesia, salah satu negara penghasil kelapa terbesar di dunia. Cocopeat ini masih belum dimanfaatkan dengan baik. Karena merupakan bahan alami, cocopeat diharapkan mampu memberi nutrisi lebih banyak pada bakteri sehingga pertumbuhan bakteri lebih banyak dan efisiensi penyisihan lebih besar. Saat aklimatisasi, media cocopeat tunak terlebih dahulu dibandingkan media bioball. Hal ini terlihat dari penurunan parameter COD pada media cocopeat penurunannya sudah lebih stabil pada hari ke-5, sedangkan pada media bioball baru pada hari ke-7. Sedangkan untuk parameter ammonia, media cocopeat terlihat sudah tunak pada hari ke-9 dan media bioball fluktuasinya masih tinggi sampai hari ke-15. Kata Kunci: biofilter, cocopeat, bioball, penyisihan, efisiensi Abstract: Due to the increasing human activity around the river, water quality of rivers is decreasing. In areas that are not served by a system of channels of dirty water and do not have spacious grounds dispose of domestic waste water, the citizens directly discharge their wastes into the river without processing through first. One of the polluted rivers is a river of Cikapundung, Bandung which is a tributary of the river. Dago Pojok, Bandung, is one of the areas traversed by the river and the water quality of the Cikapundung were dropped because its members throw water into the river. One of the domestic waste water treatment can be applied is biofilter. Media used in the biofilter is modified plastic materials, one of which bioball. This research also used media made from plastic, to be used also in organic media namely cocopeat. Cocopeat was one of the abundant materials in Indonesia, one of the biggest coconut producing countries in the world. This is still not put Cocopeat to good use. Because of the natural materials, cocopeat is expected to give more nutrition in bacteria growth bakter more and greater allowance for efficiency. During acclimatization, cocopeat steady advance media compared bioball media. This can be seen from the decline of the COD parameter on the media has been more stable the decrease cocopeat on day 5, whereas in the new media bioball on the 7th. As for the parameter ammonia, cocopeat media looks already steady on the 9th and still high until the 15th day in bioball. Key words: biofilter, cocopeat,bioball, removal, efficiency 1
PENDAHULUAN Masalah pencemaran di kota-kota besar di Indonesia telah menunjukkan gejala-gejala yang serius, terutama maslah pencemaran air. Penyebab dari pecemaran tersebut adalah adanya aktivitas manusia yang tinggal di sekitar badan air, baik itu industri, pertanian, peternakan, ataupun rumah tangga. Kualitas badan air semakin hari semakin memburuk karena air buangan banyak yang dibuang ke adan air tanpa melewati proses pengolahan terlebih dahulu. Tidak adanya akses sanitasi yang memadai diduga menjadi salah satu penyebab dari penurunan kualitas badan air. Oleh karena itu, masalah sanitasi ini menjadi salah satu hal yang penting dan memerlukan perhatian yang lebih, bahkan peningkatan akses sanitasi yang layak telah menjadi salah satu agenda dan salah satu tujuan utama pembangunan millennium atau yang dikenal sebagai Millenium Development Goals (MDG’s) pada tahun 2015 nanti. Salah satu sungai yang tercemar di daerah Bandung adalah Sungai Cikapundung. SungaiCikapundung merupakan anak Sungai Citarum yang berhulu di Gunung Bukit Tunggul. Cikapundung adalah sungai yang membelah Kota Bandung, mata air yang berhulu di Gunung Bukit Tunggul kemudian melewati 9 kecamatan yakni Cidadap, Coblong, Bandung Wetan, Cicendo, Sumur Bandung, Regol, Lengkong, Margacinta dan Bandung Kidul serta mencakup 13 kelurahan dan berakhir di sungai Citarum.BPLHD (Badan Pengelola Lingkungan Hidup Daerah) Jawa Barat menjabarkan, kini bantaran sungai Cikapundung sepanjang 11 km dari Babakan Siliwangi sampai Cikapundung Timur sudah disesaki lebih dari 1.100 bangunan yang dihuni lebih dari 75.000 jiwa sehingga terjadi penyempitan badan sungai. Pemukiman yang padat ini menghasilkan 90% pembuangan limbah yang langsung dibuang ke sungai Cikapundung sehingga sungai ini menerima limbah lebih dari 2,5 juta liter/hari dan ditambah limbah pabrik yang menyebabkan kondisi sungai Cikapundung ini menjadi semakin mengkhawatirkan. Tidak hanya kualitas air sungai, namun air tanah di Kota Bandung pun akan tercemar. Untuk meningkatkan kembali kualitas air Sungai Cikapundung dapat dilakukan konservasi sungai. Beragam cara dapat dilakukan untuk mengkonservasi sungai agar kualitasnya lebih baik. Salah satu hal yang dapat dilakukan adalah mengolah terlebih dahulu air buangan dari rumah-rumah atau tempat umum sebelum dibuang ke sungai. Salah satu teknik pengolahan air limbah yang masih berkembang adalah biofilter. Biofilter merupakan salah satu proses yang paling penting untuk menghilangkan polutan organik dari air, udara, air limbah. (Chaudhary, 2003). Biofilter merupakan pengembangan dari filtrasi. Pada pengolahan air limbah, filtrasi bertujuan untuk memproduksi buangan yang kualitasnya lebih baik. Biofilter pertama kali diperkenalkan pada yahun 1893 di Inggris sebagai Tricking Filter pada pengolahan limbah domestik. (Metcalf & Eddy, 1991). Pada awalnya pengembangan biofilter menggunakan media batu atau kerikil sebagai media filter. Akan tetapi, saat ini banyak tipe dan bentuk dari plastik yang umum digunakan sebagai media.pada prinsipnya semua media tersebut sama, yaitu biodegradasi dari polutan oleh mikroorganisme yang terlekat pada media. (Chaudhary, 2003). Kelapa merupakan buah yang hidup dan tumbuh di negara tropis seperti Laut Karibia, Amerika Latin, Afrika Timur, India, Asean, dan pulau-pulau di Samudera Pasifik. 90% produksi kelapa dihasilkan di Asia. Indonesia sendiri merupakan salah satu negara penghasil kelapa terbesar di dunia. (Sherman, 2006). Pemanfaatan kelapa masih terbatas pada daging buah kelapa untuk dikonsumsi dan batok kelapa untuk dijadikan arang. Sedangkan peat-nya sendiri masih belum termanfaatkan dengan baik.
2
Pada beberapa negara, seperti India dan Filipina mulai melirik cocopeat sebagai media filtrasi limbah. Mereka menggunakan cocopeat karena cocopeat dapat menjadi media yang baik bagi tumbuhnya bakteri. Jadi, bila pada media seperti plastik bakteri hanya ternutrisi dari air limbah, maka pada cocopeat bakteri mendapat nutrisi juga dari cocopeat tersebut.
METODOLOGI Penelitian ini dilaksanakan di daerah Dago Pojok, Kampung Tanggulan, Desa Cikalapa, Kelurahan Dago, Kota Bandung. Gambar peta dari daerah Dago Pojok sebagai tempat penelitian terkait dapat dilihat pada Gambar 1 berikut:
Gambar 1. Peta Dago Pojok sebagai Lokasi Studi Alur pelaksanaan penelitian ini terdiri dari analisis data awal, penyiapan alat dan bahan, pemilihan media, pembuatan reaktor, tahap aklimatisasi, pengoperasian reaktor, pengambilan dan pengukuran sampel, analisa efisiensi reaktor, dan penarikan kesimpulan dan pelaporan. Identifikasi masalah merupakan tahapan awal yang dilakukan sebelum melakukan penelitian. Identifikasi masalah pada penelitian ini dititik beratkan pada penyisihan parameteparameter pencemar pada limbah air domestik. Dalam hal ini, penelitian akan terfokus pada parameter COD dan amonia. Pada percobaan ini digunakan dua buah reaktor biofilter dengan vertical flow system. Alasan digunakan sistem ini karena memiliki efisiensi yang cukup tinggi dalam menyisihkan pencemar. Selain itu, vertical flow system membutuhkan ruang yang lebih sedikit bila dibandingkan dengan horizntal flow system, sehingga akan lebih menghemat lahan. Media yang digunakan untuk tempat terlekatnya bakteri adalah bioball dan cocopeat. Media bioball sudah sering digunakan sebagai media terlekatnya bakteri. Media ini dipilih karena inert, tidak ikut bereaksi, dan juga memiliki luas permukaan yang besar. Pada awalnya media biofilter hanya terbatas pada media-media non organik seprti kerikil dan batu, lalu berkembang seiring ditemukannya plastik. Maka banyak sekali media filter yang menggunakan 3
plastik. Sedangkan media cocopeat dipilih karena diharapkan ketika media terlekat merupakan bahan organik, maka seharusnya bateri dapat tumbuh dengan lebih baik lagi karena media organik memiliki nutrien dan lingkungan yang cocok untuk tempat tumbuhnya bakteri. Selain itu, media cocopeat juga merupakan bahan yang tidak banyak digunakan dan dibuang begitu saja. Maka, penggunaan media cocopeat dapat menjadi salah satu alternatif dalam penggunaan limbah padat. Tahap aklimatisasi dilakukan pada awal pengoperasian reaktor. Pada tahap ini air limbah dimasukkan kedalam reaktor hingga media terisi dan menjadi jenuh oleh air limbah. Tujuan utama dari dilakukannya tahap ini adalah sebagai tahap pendahluan untuk mengetahui gambaran kinerja dari biofilter dan untuk memastikan bahwa sudah adanya bakteri yang tumbuh terlekat pada media. Kondisi ini juga disebut sebagai kondisi tunak. Untuk melihat apakah kondisinya sudah tunak atau belum, maka dapat dilakukan pengujian parameter seperti COD dan amonia. Saat kondisi tunak, maka tingkat penyisihan sudah tidak mengalami fluktuasi yang besar. Standar baku mutu yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah berdasarkan Keputusan Menteri Lingkungan Hidup no. 112 th. 2003 tentang Baku MutuAir Limbah Domestik.
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil penelitian ini seluruhnya merupakan hasil dari uji laboratorium. Hasil uji laoratorium untuk parameter COD dan amonia pada media cocopeat dan bioball dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Hasil Aklimatisasi pada Media Cocopeat dan Bioball
Tanggal
hari ke-
COD (mg/L COD Mn III) Cocopeat
Bioball
10 Juni 2013
0
110
11 Juni 2013
1
12 Juni 2013
2
13 Juni 2013
Amonia (mg/L NH3 N) Cocopeat
Bioball
110
15.7
15.7
80.5
102
16.8
16.4
56
80.5
15.1
10.7
3
59
97.5
20.2
20
14 Juni 2013
4
49.5
68.5
14.7
17.6
15 Juni 2013
5
49
67.5
19.2
25.4
16 Juni 2013
6
37
48.5
17 Juni 2013
7
32
48
20.7
22.9
18 Juni 2013
8
30.5
49
22
17.6
19 Juni 2013
9
50.5
61.5
6.6572
8.3215
20 Juni 2013
10
44
63
9.9858
23.3002
21 Juni 2013
11
49
59.5
6.6572
14.9787
22 Juni 2013
12
52.36
52.36
9.9858
8.3215
23 Juni 2013
13
82.28
37.4
6.6572
19.9716
24 Juni 2013
14
67.32
67.32
1.6643
18.3073
25 Juni 2013
15
37.4
52.36
13.3144
29.9574
4
25.4
Pada penelitian ini, kondisi aklimatisasi menggunakan air limbah domestik langsung dari lokasi studi, bukan merupakan air limbah buatan. Hal ini dikarenakan agar kondisi susai dengan kenyataan di lapangan. Karena ada parameter-parameter tertentu yang sulit untuk dijadikan buatan dan reaksi yang berlangsungpun akan berbeda dengan air limbah yang sesungguhnya. Air limbah yang digunakan dalam percobaan ini berasal dari Desa Tanggulan, Dago Pojok, Bandung. Air yang diterima hanya berasal dari warga yang tinggalnya di daerah yang lebih atas dibandingkan sungainya. Pada penelitian ini didapatkan bahwa influen dari air yang akan masuk kedalam reaktor biofilter memiliki COD sebesar 110 mg/L O2 dan ammonia sebesar 15,7 mg/L NH3-N. 120
mg/L O2
100 80 60 COD Bioball
40
COD Cocopeat
20 0 0
5
10
15
20
hari
Gambar 2. Perbandingan Konsentrasi COD pada Media Cocopeat dan Bioball saat Aklimatisasi Pada Gambar 1terlihat perbandingan dari penurunan parameter COD pada media bioball dan cocopeat. Pada media cocopeat, setelah proses berlangsung, parameter COD memiliki nilai yang lebih kecil jika dibandingkan dengan media bioball. Hal ini dikarenakan pada cocopeat, bakteri ternutrisi bukan hanya dari air limbah tapi juga dari cocopeat itu sendiri yang mengandung kandungan organik yang cukup tinggi. Penurunan COD terlihat mulai stabil setelah hari ke-5, yaitu hari ke-6 sampai ke-8. Akan tetapi, pada hari ke-9 mengalami kenaikan, akan tetap tetap stabil. Untuk ammonia, sampai hari terakhir aklimatisasi, yaitu hari ke-15, masih mengalami fluktuasi yang cukup tinggi terutama pada media bioball. Pada media bioball bahkan tidak terlihat adanya penurunan ammonia yang stabil, seluruhya masih fluktuatif. Sedangkan pada media cocopeat, meskipun fluktuatif pada rentang hari ke-9 sampai hari ke-13 perbedannya tidak terlalu besar.
5
35
mg/L NH3
30 25 20 15
Bioball
10
Cocopeat
5 0 0
5
10
15
20
Hari
Gambar 3. Perbandingan Konsentrasi Amonia pada Media Cocopeat dan Bioball saat Aklimatisasi Setelah proses aklimatisasi selama 15 hari, media dianggap sudah siap untuk menerima beban limbah secara kontinu dan sudah mampu untuk mengolah air limbah yang masuk. Untuk variasi pertama yang dilakukan adalah dengan waktu detensi selama 24 jam. Air dialirkan secara kontinu dan memiliki waktu tinggal 24 jam dalam reactor. Setelah 24 jam, efluen akan diuji kualitasnya untuk dibandingkan terhadap kualitas influennya. Dari situ akan terlihat efisiensi penyisihan parameter pencemar pada air limbah domestik. Pada tahap ini paremeter yang dihutung adalah pH, temperature, DO, TSS, COD, dan ammonia. Karakteristik dari influen air limbah domestik ini dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2. Karakteristik Influen Air Limbah Parameter pH DO Temperatur TSS COD Ammonia
Jumlah 7,17 0,33 mg/L O2 24oC 64 mg/L 89,67 mg/L O2 24,96 mg/L NH3-N
Untuk influen, air limbah memiliki pH sebesar 7,17, sedangkan setelah melewati biofilter pH berada pada rentang 6,24-7,02. PH masih berada di batas normal dan tidak mengalami perubahan yang signifikan seperti terlihat pada Gambar 3. Oksigen terlarut pada air limbah setelah melewati proses di bioflter mengaalami kenaikan, baik pada media cocopeat ataupun media bioball. Kenaikan ini diakibatkan dari membaisknya kualitas air limbah dan juga adanya bakteri yang tumbuh terlekat pada media. Sedangkan untuk temperature sendiri berkisar antara 22-24,3 oC.
6
Gambar 4. pH Saat Running dengan td 24 jam
Gambar 5. DO Saat Running dengan td 24 jam
Gambar 6. Temperatur Saat Running dengan td 24 jam Untuk parameter TSS, COD, dan ammonia dilihat efisiensi yang terjadi selama pengolahan berlangsung. Efisiensi ini dapat dihitung menggunakan persamaan (1). C0 – C1
dengan
𝜇 = 𝐶0 Co = konsentrasi influen C1 = konsentrasi effluen
(1)
7
Gambar 7. Efisiensi TSS (Td 24 jam)
Gambar 8. Efisiensi COD Saat Running dengan td 24 jam
Gambar 9. Efisiensi Amonia dengan Td 24 jam Setelah melalui proses pengolahan pada biofilter, media cocopeat mampu menyisihkan TSS hingga 97%. Nilai ini lebih baik jika dibandingkan dengan media biofilter. Dari sini terlihat bahwa biofilter memiliki kemampuan untuk menyerap atau mengurai materi yang tersuspensi. Sedangkan untuk parameter COD, media bioball terlihat lebih baik menyisihkan cod padahal 8
saat aklimatisasi terlihat bahwa media cocopeat mampu menurunkan cod dengan lebih baik dibandingkan media bioball. Dan untuk parameter ammonia, pada media bioball terlihat ada nilai efisiensi yang berharga negatif. Hal ini dikarenakan nilai efluen yang lebih tinggi dari nilai efluen. Hal ini mungkin terjadi karena pada media bioball siklus nitrogennya berlangsung dan menghasilkan ammonia lebih banyak.
KESIMPULAN Kesimpulan dari penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Pengolahan biofilter dapat digunakan sebagai salah satu alternatif dalam pengolahan air limbah domestik. Efluen yang dihasilkan dari biofilter telah memenuhi baku mutu air domestik berdasarkan KepMen LH no. 112 tahun 2003. 2. Cocopeat dapat digunakan menjadi salah satu alternatif media pada pengolahan air limbah domestik menggunakan biofilter. 3. Cocopeat dapat menyisihkan COD lebih tinggi dibandingkan media bioball. Hal ini terlihat dari penurunan COD pada biofilter dengan media cocopeat lebih tinggi. 4. Cocopeat dapat menyisihkan ammonia lebih tinggi dibandingkan media bioball. Hal ini terlihat bahwa pada media bioball efluen ammonia masih sangat fluktuatif dan jumlahnya masih besar. 5. Cocopeat membutuhkan waktu tunak yang lebih sebentar dibandingkan media bioball. Pada parameter COD, cocopeat hanya membutuhkan waktu 5 hari untuk mencapai kondisi tunak, sedangkan pada media bioball dibutuhkan waktu 7 hari. 6. Cocopeat mampu menyisihkan TSS lebih baik daripada media bioball. 7. Cocopeat mampu menyisihkan ammonia lebih baik daripada media bioball.
DAFTAR PUSTAKA Chaudhary, D. Singh, Saravanamuthu Vigneswaran†, Huu-Hao Ngo, Wang Geun Shim, and Hee Moon. 2003. Biofilter in Water And Wastewater Treatment. Korean J. Chem. Eng., 20(6), 1054-1065 (2003) Kementrian Lingkungan Hidup. 2003. Peraturan Menteri Lingkungan Hidup Nomor 112 Tahun 2003 Tentang Baku Mutu Air Limbah Domestik. Jakarta: Kementrian Lingkungan Hidup. Metcalf & Eddy. 1991. Wastewater Engineering, Fourth Edition. Singapore. McGraw-Hill Book Co. Rittman, B.E. Analyzing Biofilm Process Used In Biological Filtration. J. AWWA, 82(12), 62 (1990). Sherman, K. M. 2006. Introducing A New Media for Fixed Film Treatment in Decentralized Wastewater System. WEF. 4616-4624(2006) Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, APHA-AWWA-WEF, Washington, D. C. (1989). Tchobanoglous, G. 1991. Wastewater Engineering, Treatment, Disposal, Reuse. New York: McGraw-Hill companies.
9
