Efektivitas Eceng Gondok Terhadap Penurunan Kadar COD dan BOD pada Limbah Cair Industri Kembang Gula Lunak Mega Masittha, Dra. Ani Iryani, M.Si dan Farida Nuraeni, M.Si. Program Studi Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Pakuan Bogor
ABSTRAK Limbah cair industri kembang gula lunak mengandung padatan tersuspensi maupun terlarut yang mengalami perubahan fisik, kimia dan hayati yang akan menghasilkan zat beracun atau menciptakan media untuk tumbuhnya bakteri. Limbah cair yang dihasilkan akan berubah warnanya menjadi coklat dan berbau busuk yang mengakibatkan kadar COD dan BOD pada limbah cair industri kembang gula lunak meningkat. Menurut Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 03 tahun 2010 baku mutu air limbah bagi kawasan industri yaitu 100 ppm untuk kadar COD dan 50 ppm untuk kadar BOD. Oleh karena itu, diperlukan cara untuk menurunkan kadar COD dan BOD pada limbah cair industri kembang gula lunak salah satunya menggunakan biofilter tanaman eceng gondok. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui efektivitas eceng gondok terhadap penurunan kadar COD dan BOD pada limbah cair industri kembang gula lunak. Penelitian ini meliputi aklimatisasi tumbuhan eceng gondok sebelum perlakuan, preparasi sampel, penentuan kadar COD dengan menggunakan alat digital kolorimeter, dan penentuan kadar BOD dengan menggunakan alat digital BOD oxidirect. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penurunan nilai COD dan BOD yang terbaik yaitu pada sampel 3 sebesar 100 % pada lama waktu penanaman eceng gondok selama 15 hari. Dengan demikian, semakin banyak pemberian eceng gondok pada air limbah maka akan semakin efektif untuk menurunkan nilai COD dan BOD pada limbah cair industri kembang gula lunak.
Kata Kunci : Limbah cair, kembang gula lunak, eceng gondok, COD, BOD, kolorimeter, BOD oxidirect. PENDAHULUAN Latar Belakang Indonesia sebagai Negara berkembang memprioritaskan sektor industri sebagai penggerak perekonomian bangsa, dengan tujuan akhir untuk meningkatkan
kesejahteraan rakyat sesuai dengan tujuan nasional. Perkembangan sektor industri memberikan pengaruh yang positif dalam menunjang kehidupan masyarakat, dengan tersedianya lapangan pekerjaan, produk industri hasil sendiri, sumber devisa Negara dari 1
kegiatan ekspor dan lain sebagainya. Salah satu perusaahaan yang ada di Indonesia yaitu industri kembang gula lunak. Industri kembang gula lunak merupakan usaha yang didirikan dalam rangka pengembangan kegiatan dibidang pangan. Namun disisi lain industri kembang gula lunak memiliki dampak negatif, karena menghasilkan produk buangan yang disebut limbah. Limbah buangan yang menimbulkan masalah pencemaran sehingga merusak lingkungan. Pencemaran lingkungan tersebut berupa hasil pembuangan limbah cair. Limbah cair yang mengandung padatan tersuspensi maupun terlarut mengalami perubahan fisik, kimia dan hayati yang akan menghasilkan zat beracun atau menciptakan media untuk tumbuhnya bakteri. Air akan berubah warnanya menjadi keruh dan berbau busuk yang mengakibatkan kadar COD dan BOD pada limbah cair meningkat. Menurut Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 03 tahun 2010 baku mutu air limbah bagi kawasan industri yaitu 100 ppm untuk kadar COD dan 50 ppm untuk kadar BOD. Oleh karena itu, diperlukan cara untuk menurunkan kadar COD dan BOD pada limbah cair industri kembang gula lunak salah satunya menggunakan biofilter tanaman eceng gondok. Eceng gondok termasuk famili pontederiaceae. Tanaman ini hidup didaerah tropis maupun
subtropis. Eceng gondok digolongkan sebagai gulma perairan yang mampu menyesuaikan diri terhadap perubahan lingkungan dan berkembang biak secara cepat. Tempat tumbuh yang ideal bagi tanamn eceng gondok adalah perairan yang dangkal dan berair keruh, dengan suhu berkisar antara 280-300 C dan kondisi pH berkisar 412. Di perairan yang dalam dan berair jernih di dataran tinggi, tanaman ini sulit tumbuh. Eceng gondok mampu menghisap air dan menguapkannya keudara melalui proses evaporasi (Gerbono, 2005). Pengolahan limbah ini berdasarkan pada proses simbiosis antara Eceng Gondok (Eichornia crassipes) sebagai penghasil oksigen dan mikroorganisme sebagai perombak bahan-bahan organik yang membutuhkan oksigen dalam perombakan dan menghasilkan CO2 yang dibutuhkan tumbuhan air. Dengan tingginya kadar bahan kimia yang menyerap oksigen terlarut dalam air dapat menyebabkan biotabiota yang hidup di dalam air seperti ikan dan hewan lainnya mengelami kekurangan oksigen yang akan berakibat menurunkan daya hidup biota tersebut. Kadar pencemaran itu karena adanya banyak limbah organik dan limbah anorganik yang dibuang keperairan. Pencemaran pada air limbah adalah penambahan unsur atau organisme kedalam air limbah yang berasal dari buangan aktifitas pabrik. Salah satu cara untuk mengetahui 2
seberapa jauh beban pencemaran pada air limbah adalah dengan mengukur BOD (Biological Oxygen Demand), dan COD (Chemical Oxygen Demand). BOD adalah banyaknya oxigen dalam ppm atau milligram/liter (mg/liter) yang diperlukan untuk menguraikan benda organik oleh bakteri sehingga limbah tersebut menjadi jernih kembali. COD adalah banyaknya oksigen dalam ppm atau milligram per liter yang dibutuhkan dalam kondisi khusus untuk menguraikan benda organik secara kimiawi (Sugiharto, 1987). Salah satu metode untuk menurunkan kadar COD dan BOD yang terdapat pada limbah cair kembang gula lunak yaitu dengan cara menanamkan tumbuhan eceng gondok pada limbah tersebut. Eceng gondok mampu menyerap zat organik, anorganik serta logam berat lain yang merupakan bahan pencemar (Zimmel, 2005). Untuk mengetahui besar kecilnya kadar BOD dan COD diperlukan suatu metode analisis. Metode analisis yang dapat digunakan untuk mengetahui kadar COD yaitu metode kolorimetri dengan menggunakan alat kolorimeter. Sedangkan untuk mengetahui besar kecilnya kadar BOD pada air limbah dapat menggunakan BOD oxidirect. Tujuan Untuk mengetahui efektivitas eceng gondok terhadap penurunan kadar COD dan BOD pada limbah cair industri kembang gula lunak.
BAHAN DAN METODE Tempat dan Waktu Penelitian Bahan dan Alat Penelitian dilaksanakan pada bulan Desember 2014 sampai dengan bulan Februari 2015, bertempat di Laboratorium Industri Kembang Gula Lunak, Bekasi. Bahan dan Alat Bahan baku yang digunakan dalam penelitian ini adalah limbah cair industri kembang gula lunak dan tanaman eceng gondok yang diperoleh dari danau Desa Cicadas Gunung Putri, Bogor Jawa Barat. Bahan yang digunakan untuk analisis komponen adalah reagen COD HR, aquadest, nitrification inhibitor (Allyl Thiourea/ATH), dan larutan KOH 45%. Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain bak penampung limbah cair yang berukuran panjang 2 meter, lebar 2 meter dan kedalaman ½ meter, plastik terpal, alat BOD oxidirect lengkap dengan rak BOD oxidirect, papan stirrer, botol BOD, Thermostatic Cabinet, Pipet tetes, gelas ukur, batang pengaduk, botol, magnetic stirring, seal gasket. alat kolorimeter lengkap dengan filter, kuvet, detektor, dan tube. METODE PENELITIAN Aklimatisasi Tanaman Eceng Gondok Tanaman eceng gondok (Eichornia Crassipes) yang 3
digunakan untuk penelitian ini dipilih yang satu sama yang lain saling berdekatan dan berdasarkan kriteria daun, batang dan tinggi tanaman yang sama. Setelah itu tanaman diseleksi, dicuci dengan air sumur sampai bersih untuk menghilangkan kotoran dalam akar tanaman eceng gondok. Tanaman diaklimatisasi dengan cara ditanam pada kolam ± selama 1 minggu. Setelah proses aklimatisasi tanaman eceng gondok ditimbang untuk kebutuhan dalam penelitian. Tujuan pemeliharaan tanaman eceng gondok pada proses aklimatisasi yaitu untuk menstabilkan dan menyesuaikan keadaan lingkungan untuk memulai proses biofilter. Preparasi Sampel Langkah awal yaitu penentuan kadar BOD dan COD. Pada penelitian ini dibagi menjadi tiga sampel, yaitu satu sampel sebagai kelompok kontrol (K), dan dua sampel dengan konsentrasi berbeda (S1) dan (S2). Sampel pertama (K) tidak diberi eceng gondok. Sampel kedua (S1) diberi eceng gondok dengan konsentrasi 1000gr/100L dengan jumlah daun ± sebanyak 15 lembar, dan sampel ketiga (S2) diberi eceng gondok dengan konsentrasi 2000gr/100L dengan jumlah daun ± sebanyak 30 lembar. Ketiga sampel ini didiamkan selama beberapa hari dan diukur kadar BOD dan COD dihari ke 5, ke 10, ke 15 dan hari ke 20
Analisis COD Analisis COD dilakukan sebanyak 5 kali, yaitu sebelum perlakuan dan setelah perlakuan dihari ke-5, 10, 15, dan hari ke-20. Penentuan COD berdasarkan metode kolorimetri. Sampel limbah cair industri kembang gula lunak dipipet sebanyak 2 ml kemudian dimasukkan ke dalam reagen COD HR dan dikocok sampai homogen. Selanjutnya dimasukan tube kedalam reaktor COD dengan suhu 1500C selama 2 jam. Setelah 2 jam angkat sampel (tube) dan ditunggu sampai dingin. Baca nilai COD pada alat kolorimeter. Analisis BOD Analisis BOD dilakukan sebanyak 5 kali yaitu sebelum perlakuan dan setelah perlakuan dihari ke-5, 10, 15, dan hari ke-20. Analisis ini menggunakan metode pengujian oksigen terlarut dalam air yaitu dengan alat BOD oxidirect. Sampel limbah cair industri kembang gula lunak dipipet sesuai dengan volume sampel sesuai dengan range BOD, kemudian dimasukkan kedalam botol BOD. ditambahkan nitrification inhibitor (Allyl Thiourea/ATH) langsung kedalam sampel, jumlah tetesnya disesuaikan dengan volume sampel. Dimasukkan magnetic stirring pada botol BOD, disiapkan seal gasket dan ditambahkan 3-4 tetes KOH 45% ke seal gasket, kemudian seal gasket dimasukkan ke dalam mulut botol BOD. Selanjutnya dipasang BOD head/sensor pada botol dan 4
dikencangkan dengan hati-hati, dipastikan sistem tidak bocor dan botol BOD ditempatkan dengan sensor terpasang pada rak BOD oxidirect. Diletakkan rak BOD oxidirect diatas stirrer yang telah disiapkan di dalam inkubator dan diinkubasi sampel didalam 0 inkubator pada suhu ± 20 C. Diatur posisi botol BOD pada rak BOD oxidirect sesuai dengan volume sampel. Setelah 5 hari dicatat hasil pengukuran BOD. HASIL DAN PEMBAHASAN Kualitas Limbah Cair Industri Kembang Gula Lunak Pada penelitian ini telah dilakukan penurunan limbah cair dari industri kembang gula lunak. Penelitian dilakukan di Laboratorium industri kembang gula lunak. Kegiatan penelitian meliputi analisis kadar COD dan BOD menggunakan tanaman eceng gondok. Sampel yang dianalisis berasal dari limbah pencucian proses produksi. Sebelum diberi perlakuan dengan menggunakan eceng gondok, limbah cair industri kembang gula lunak dianalisis COD dan BOD untuk mengetahui kualitas dari limbah tersebut. Hasil analisis limbah cair industri kembang gula lunak dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Kualitas Limbah Cair Industri Kembang Gula Lunak Baku Mutu Air Limbah (PP No. 03 tahun 2010)
Parameter
Satuan
Hasil Uji
COD
mg/L
6205
150
BOD
mg/L
2870
50
pH
-
4,5
6,0 - 9,0
Berdasarkan Tabel 1 diatas, dapat diketahui bahwa limbah cair industri kembang gula lunak tidak layak dibuang langsung ke perairan dan lingkungan sekitar pabrik karena nilai COD, BOD dan pH nya melebihi baku mutu air limbah. Dengan demikian limbah perlu diberi perlakuan dengan menggunakan biofilter tanaman eceng gondok. Hasil Pengukuran COD dan BOD pada Limbah Cair Industri Kembang Gula Lunak tanpa Eceng Gondok Nilai COD dan BOD merupakan parameter yang menyatakan seberapa besar tingkat pencemaran lingkungan. Nilai COD merupakan parameter berdasarkan pada oksidasi bahan organik secara kimia. Sedangkan Nilai BOD berdasarkan banyaknya oksigen yang diperlukan oleh organisme pada saat penguraian bahan organik pada kondisi aerobik. Nilai COD tertinggi pada hari pertama yaitu 6205 mg/L dan terendah pada hari kelima yaitu 5925 mg/L dengan selisih nilai COD sebesar 280 mg/L. Sedangkan nilai 5
Gambar 1. Nilai COD dan BOD Limbah Cair Industri Kembang Gula Lunak tanpa Eceng gondok Pada gambar 1, nilai COD hanya mengalami penurunan sebanyak 4,5 % begitu pula dengan nilai BOD hanya mengalami penurunan sebanyak 9,2 %. Hal tersebut karena pada selang waktu 20 hari limbah cair industri kembang gula lunak tidak diberi eceng gondok yang berfungsi sebagai penghasil oksigen tetapi oksigen yang ada di udara dapat juga masuk ke dalam air melalui proses difusi yang secara lambat menembus permukaan air. sehingga kandungan organik yang ada pada air limbah tidak dapat diuraikan dengan cepat oleh mikroorganisme yang ada pada air limbah. Hasil Pengukuran COD dan BOD pada Limbah Cair Industri Kembang Gula Lunak yang diberi Eceng Gondok dengan Konsentrasi 1000gr/100L
Pada sampel 2 (S2) nilai COD mengalami Penurunan selama 20 hari yaitu dari 2020 mg/L menjadi 18 mg/L dengan selisih nilai COD sebesar 2002 mg/L. Nilai COD sudah dibawah nilai standar kualitas air limbah yang diijinkan untuk dibuang. Menurut Peraturan MenLH Nomor 03 Tahun 2010 Tentang Baku Mutu Air Limbah Kawasan Industri, nilai standar untuk COD adalah 150 mg/L. Nilai penurunan COD ini menunjukan bahwa tanaman eceng gondok efektif digunakan untuk menurunkan kadar COD.
2500 2000 1500 1000 500 0
mg/L
BOD tertinggi pada hari pertama yaitu 2870 mg/L dan terendah pada hari kelima yaitu 2606 mg/L dengan selisih nilai BOD sebesar 264 mg/L.
COD
5
10
15
20
Waktu (hari) Gambar 2. Nilai COD dan BOD pada Limbah Cair Industri Kembang Gula Lunak dengan Konsentrasi 1000gr/100L. Selain nilai COD, nilai BOD pada sampel II yaitu dari 820 mg/L menjadi 0 mg/L dengan selisih nilai BOD sebesar 820 mg/L. Nilai COD mengalami penurunan sebanyak 99,7% dan nilai BOD mengalami penurunan sebanyak 100%. Hasil Pengukuran COD dan BOD pada Limbah Cair Industri Kembang Gula Lunak yang diberi 6
Eceng Gondok Konsentrasi 1000gr/100L
dengan
Nilai COD pada sampel III mengalami penurunan hanya pada selang waktu selama 15 hari yaitu dengan hasil 0 mg/L. Begitupun dengan nilai BOD.
Gambar 3. Nilai COD dan BOD pada limbah cair industri kembang gula lunak yang diberi eceng gondok dengan konsentrasi 2000gr/100L. Perbedaan nilai COD dan BOD pada sampel I, II, dan III dipengaruhi karena eceng gondok yang diberikan pada sampel limbah cair industri kembang gula lunak. Senyawa-senyawa organik pada umumnya tidak stabil dan mudah teroksidasi secara biologis atau kimia menjadi senyawa stabil, antara lain menjadi CO2 dan H2O. Proses inilah yang menyebabkan konsentrasi oksigen terlarut dalam perairan menurun. Dengan adanya pemberian eceng gondok maka jasad renik yang ada di dalam air limbah akan menggunakan oksigen untuk
mengoksidasi benda organik menjadi energi, bahan buangan lainnya serta gas (Sugiharto, 1987). Selain itu jumlah biomassa atau berat tanaman sangat mempengaruhi proses penurunan kadar COD dan BOD. Semakin kecil berat tanaman akan semakin besar kemungkinan tanaman tersebut akan mati, mengakibatkan proses penurunan kadar COD dan BOD pada limbah cair akan terganggu, sehingga jumlah berat tanaman sangat diperlukan untuk menggantikan tanaman yang mati (Unus, 1996). Hasil penelitian menunjukkan biomassa berat tanaman eceng gondok sangat berpengaruh terhadap penurunan kadar COD dan BOD pada limbah cair industri kembang gula lunak Bahan Organik + O2 CO2 + NH3 + Energi + Bahan buangan dan bakteri baru Penentuan nilai BOD dapat dilakukan dengan menghitung perbedaan tekanan dalam sebuah sistem tertutup yang dinamakan oxidirect. Nilai BOD dapat ditentukan didalam botol BOD tanpa dilarutkan terlebih dahulu. Unit BOD ini terdiri dari botol sampel dan BOD sensor udara. Selama pengukuran BOD bakteri-bakteri mengkonsumsi oksigen terlarut dalam sampel, CO2 yang terlepas pada saat yang sama diikat oleh kalium hidroksida secara kimia di dalam seal gasket. Adanya seal gasket ini akan membuat tekanan bertambah dalam sistem, tekanan ini diukur oleh BOD sensor 7
dan di display sebagai nilai BOD dalam mg/L. Bahan organik yang berupa N2 berasal dari Urea dan protein dikonversi menjadi NH3 selama proses pembusukan (Sugiharto, 1987). Setelah selama 5 hari bakteri nitrifikasi mulai mengoksidasi ammonia dengan proses sebagai berikut : NH3 + 3/2 O2
H2O + HNO2
HNO2 + ½ O2
HNO3
Gambar 4. Grafik penurunan nilai COD pada pengolahan limbah cair dengan tiga sampel yang berbeda konsentrasi
Gambar 9. Grafik penurunan nilai BOD pada pengolahan limbah cair dengan tiga sampel yang berbeda konsentrasi Berdasarkan gambar 9 dan 10 dapat dilihat penurunan nilai COD dan BOD. Penurunan nilai COD dan BOD pada sampel yang tidak menggunakan eceng gondok tidak mencapai titik optimal, masih jauh dari baku mutu yang ditentukan. Dikarenakan tidak adanya pemberi oksigen yang diperlukan oleh mikroorganisme, tetapi terjadi pula penurunan nilai COD sebesar 4,5% dan nilai BOD sebesar 9,2%, hal tersebut dikarenakan udara bebas dari luar yang masuk pada air limbah yang tidak diberi eceng gondok. Pada Sampel 1 (S1) dan sampel 2 (S2) dapat dilihat penurunan nilai COD dan BOD yang cukup optimal. Beberapa persenyawaan yang sulit dihancurkan berada dalam bak penampung, dimana proses penghancuran terjadi sedikit demi sedikit. Faktor-faktor yang berpengaruh adalah penyinaran ultra-violet melalui sinar matahari, proses oksidasi dan proses reduksi. Dalam keadaan ini, bibit penyakit pun berada dalam persyaratan hidup yang kurang menguntungkan, sehingga mereka musnah secara berlahan. Tanaman eceng gondok yang ada di dalam air, dengan bantuan sinar matahari, melakukan fotosintesis yang menghasilkan oksigen. Oksigen yang dihasilkan 8
dari fotosintesis ini akan larut di dalam air. Selain dari itu, oksigen yang ada di udara dapat juga masuk ke dalam air melalui proses difusi yang secara lambat menembus permukaan air. Konsentrasi oksigen yang terlarut di dalam air tergantung pada tingkat kejenuhan air itu sendiri. Kejenuhan air dapat disebabkan oleh koloidal yang melayang di dalam air oleh jumlah larutan limbah yang terlarut di dalam air. Selain dari itu suhu air juga mempengaruhi konsentrasi oksigen yang terlarut di dalam air. Tekanan udara dapat pula mempengaruhi kelarutan oksigen di dalam air. Tekanan udara dapat pula mempengaruhi kelarutan oksigen di dalam air karena tekanan udara mempengaruhi kecepatan difusi oksigen dari udara ke dalam air. 6O2 + 6CO2
C6H12O6 + 6H2O
bahwa semakin banyak pemberian eceng gondok pada air limbah maka akan semakin efektif untuk menurunkan nilai COD dan BOD pada limbah cair industri kembang gula lunak. Saran Untuk mendapatkan hasil penurunan nilai COD dan BOD yang maksimal sebaiknya mengunakan tanaman air lainnya untuk proses aklimatisasi yang lebih baik sehingga diharapkan menghasilkan variasi penurunan kadar BOD dan COD. DAFTAR PUSTAKA Gerbono, A., 2005, “Kerajinan Eceng Gondok”, Kanisius, Yogyakarta. Menteri. 2010. Baku Mutu Air Limbah Untuk Kawasan Industri. Jakarta. Keputusan Menteri Lingkungan Hidup.
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian Eceng gondok terbukti efektif dapat digunakan untuk proses penurunan kadar COD dan BOD pada limbah cair industri kembang gula lunak. Penurunan kadar COD dan BOD dengan nilai absorbansi mengalami penurunan yang terbaik pada sampel III yaitu pemberian eceng gondok dengan konsentrasi 2000gr/100L dengan nilai COD dan BOD sebesar 0 mg/L pada lama waktu penanaman eceng gondok selama 15 hari. Dengan demikian dapat disimpulkan
Sugiharto. 1987. Dasar-Dasar Pengolahan Air Limbah Jakarta. Universitas Indonesia Press. Unus Suriawiria. 1996. Mikrobiologi Air, Bandung : Karya Cipta Edisi 2 Zimmels, Y., Kirzhner, F.A., and Malkovskaja, 2005, “Application of Eichhornia crassipes and Pistia stratiotes for treatment of urban sewage in Israel”, Journal of Environmental Management. Nomor 81 Hal : 420-428. 9
